KR20190084249A - Infrared heater - Google Patents

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KR20190084249A
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KR1020197011720A
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미치로 아오키
요시오 곤도
츠요시 도타니
아츠시 사쿠라이
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엔지케이 인슐레이터 엘티디
고쿠리츠다이가쿠호진 니이가타 다이가쿠
내셔널 유니버시티 코포레이션 홋카이도 유니버시티
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Abstract

적외선 히터(10)는, 히터 본체(11)와, 케이싱(50)을 구비하고 있다. 히터 본체(11)는, 발열체(13)와, 발열체(13)로부터 열에너지를 입력하면 비플랑크 분포의 피크 파장을 갖는 적외선을 방사 가능한 메타 물질 구조체(30)를 구비한다. 케이싱(50)은, 히터 본체(11)가 배치되어 감압 가능한 내부 공간(53)을 갖는다. 또한, 케이싱(50)은, 메타 물질 구조체(30)로부터의 적외선을 케이싱(50)의 외부에 투과가능한 적외선 투과판(54)을 갖는다.The infrared heater 10 includes a heater body 11 and a casing 50. The heater body 11 has a heating body 13 and a metamaterial structure 30 capable of emitting infrared rays having a peak wavelength of a non-planque distribution when thermal energy is input from the heating body 13. The casing (50) has an internal space (53) in which the heater body (11) is disposed and can be depressurized. The casing 50 also has an infrared ray transmitting plate 54 through which the infrared rays from the meta-material structure 30 can be transmitted to the outside of the casing 50.

Description

적외선 히터Infrared heater

본 발명은, 적외선 히터에 관한 것이다.The present invention relates to an infrared heater.

종래, 적외선 히터로서는, 여러 가지의 구조가 알려져 있다. 예컨대, 특허문헌 1에는, 지지판과, 지지판에 휘감겨진 리본형의 발열체를 구비한 면형 히터가 기재되어 있다. 또한, 특허문헌 2에는, 발열체와, 적어도 표면이 도전체로 이루어지는 마이크로 캐비티가 형성된 마이크로 캐비티 형성체를 구비한 적외선 히터가 기재되어 있다. 특허문헌 2에 기재된 적외선 히터는, 발열체로부터의 에너지를 흡수한 마이크로 캐비티 형성체가 비플랑크 분포의 피크 파장을 갖는 적외선을 방사한다. 이것에 의해, 특정한 파장 영역의 적외선을 대상물에 방사할 수 있다고 하고 있다. 또, 이 마이크로 캐비티 형성체와 같이 특정한 파장 영역의 적외선을 방사하는 구조체는, 메타 물질 구조체로 불리고 있다.Conventionally, various structures are known as infrared heaters. For example, Patent Document 1 describes a planar heater including a support plate and a ribbon-shaped heating element wound around the support plate. Patent Document 2 discloses an infrared heater including a heating body and a micro cavity forming body having a micro cavity formed at least on its surface as a conductor. In the infrared heater described in Patent Document 2, the micro-cavity-forming body that absorbs energy from the heating element emits infrared rays having a peak wavelength of the non-planque distribution. This means that infrared rays of a specific wavelength range can be radiated to the object. A structure that radiates infrared rays of a specific wavelength range, such as the micro-cavity-formed body, is called a meta-material structure.

특허문헌 1 : 일본 특허 공개 제2006-261095호 공보Patent Document 1: Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-261095 특허문헌 2 : 일본 특허 공개 제2015-198063호 공보Patent Document 2: JP-A-2015-198063

그런데, 특허문헌 2와 같이 메타 물질 구조체를 이용한 적외선 히터에서는, 특정한 파장 영역 이외의 파장 영역에서의 적외선의 방사율이 비교적 낮다. 그 때문에, 메타 물질 구조체를 이용한 적외선 히터는, 예컨대 특허문헌 1과 같이 메타 물질 구조체를 이용하지 않는 통상의 적외선 히터와 비교하여, 동일한 전력을 투입한 경우에 적외선 히터 자신의 온도가 상승하기 쉽다. 그리고, 온도가 상승하기 쉬운 것으로써, 적외선 히터와 주위의 기체와의 사이에서 대류 열전달이 생기기 쉬워지고, 대류 손실이 커져 에너지 효율이 저하되기 쉽다는 문제가 있었다.However, in an infrared heater using a meta material structure as in Patent Document 2, the emissivity of infrared rays in a wavelength region other than a specific wavelength region is relatively low. For this reason, the infrared heater using the meta-material structure tends to raise the temperature of the infrared heater itself when the same power is applied as compared with a conventional infrared heater that does not use a meta-material structure as in Patent Document 1, for example. In addition, there is a problem that the convection heat transfer is likely to occur between the infrared heater and the surrounding gas, and the convection loss becomes large and the energy efficiency is easily lowered.

본 발명은 이러한 과제를 해결하기 위해서 이루어진 것으로, 메타 물질 구조체를 이용한 적외선 히터의 에너지 효율을 보다 향상시키는 것을 주목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve such problems, and it is a main object of the present invention to further improve the energy efficiency of an infrared heater using a meta material structure.

본 발명은, 전술한 주목적을 달성하기 위해서 이하의 수단을 채용했다.The present invention adopts the following means in order to achieve the above-mentioned main object.

본 발명의 적외선 히터는,In the infrared heater of the present invention,

발열체와, 상기 발열체로부터 열에너지를 입력하면 비플랑크 분포의 피크 파장을 갖는 적외선을 방사 가능한 메타 물질 구조체를 구비한 히터 본체와,A heater body having a metamaterial structure capable of emitting infrared rays having a peak wavelength of non-planar distribution when thermal energy is input from the heating element;

상기 히터 본체가 배치되어 감압 가능한 내부 공간을 갖는 케이싱으로서, 해당 메타 물질 구조체로부터의 적외선을 해당 케이싱의 외부에 투과 가능한 적외선 투과부를 갖는 케이싱A casing having an infrared space through which infrared rays from the meta-material structure can be transmitted to the outside of the casing,

을 구비한 것이다.Respectively.

이 적외선 히터는, 발열체와 메타 물질 구조체와 갖는 히터 본체가, 케이싱 내의 감압 가능한 내부 공간 내에 배치되어 있다. 그 때문에, 내부 공간을 감압 상태로 하여 이 적외선 히터를 사용함으로써, 예컨대 내부 공간이 상압인 경우와 비교하여, 히터 본체로부터 내부 공간 내로의 대류 열전달이 적어져, 대류 손실을 억제할 수 있다. 따라서, 적외선 히터의 에너지 효율을 보다 향상시킬 수 있다. 여기서, 메타 물질 구조체는, 최대 피크가 플랑크 분포의 피크보다도 급경사인 방사 특성을 갖는 구조체로 해도 좋다. 또, 「플랑크 분포의 피크보다도 급경사」는, 「플랑크 분포의 피크보다도 반값폭(FWHM:full width at half maximum)이 좁은」것을 의미한다.In this infrared heater, a heater body having a heating element and a metamaterial structure is arranged in a pressure-reducible inner space in the casing. Therefore, by using the infrared heater with the inner space in a reduced pressure state, convective heat transfer from the heater main body into the inner space is reduced as compared with, for example, the case where the inner space is at normal pressure. Therefore, the energy efficiency of the infrared heater can be further improved. Here, the meta-material structure may be a structure having a radiation characteristic in which the maximum peak is steeper than the peak of the Planck distribution. Further, " steeper than the peak of the Planck distribution " means " a full width at half maximum (FWHM) is narrower than the peak of the Planck distribution ".

본 발명의 적외선 히터는, 상기 히터 본체와는 떨어져 배치되고, 상기 히터 본체측과 대상물측 중 적어도 한쪽에 적외선을 반사 가능한 적외선 반사부를 구비하고 있어도 좋다. 이렇게 하면, 히터 본체로부터 방사된 적외선의 에너지의 적어도 일부를, 반사에 의해 히터 본체와 대상물 중 적어도 한쪽에 투입할 수 있어, 에너지 효율이 보다 향상된다. 이 경우에 있어서, 상기 적외선 반사부는, 상기 케이싱 중 상기 내부 공간에 노출하는 내주면에 위치하고 있어도 좋다.The infrared ray heater of the present invention may be disposed apart from the heater body and include at least one of the heater body side and the object side thereof with an infrared ray reflector capable of reflecting infrared rays. In this way, at least a part of the energy of the infrared rays radiated from the heater body can be injected into the heater body and / or the object by reflection, and the energy efficiency is further improved. In this case, the infrared reflecting portion may be located on the inner circumferential surface of the casing exposed in the inner space.

적외선 반사부를 구비한 본 발명의 적외선 히터에 있어서, 상기 케이싱은, 적외선을 투과 가능한 적외선 투과 부재로 구성되어 있고, 상기 적외선 반사부는, 상기 케이싱의 외측에 배치되어 있어도 좋다. 이렇게 해도, 히터 본체로부터 방사된 적외선의 에너지의 적어도 일부를, 반사에 의해 히터 본체와 대상물 중 적어도 한쪽에 투입할 수 있다. 이 경우에 있어서, 상기 적외선 반사부는, 상기 케이싱의 외주면에 배치되어 있어도 좋다.In the infrared heater of the present invention having the infrared ray reflecting portion, the casing may be formed of an infrared ray transmitting member capable of transmitting infrared rays, and the infrared ray reflecting portion may be disposed outside the casing. Even in this case, at least a part of the energy of the infrared rays radiated from the heater body can be injected into the heater body and / or the object by reflection. In this case, the infrared reflecting portion may be disposed on the outer peripheral surface of the casing.

본 발명의 적외선 히터에 있어서, 상기 히터 본체는, 상기 발열체로부터 보아 상기 메타 물질 구조체와는 반대측의 표면에 배치되어 해당 메타 물질 구조체의 평균 방사율보다도 낮은 평균 방사율을 갖는 저방사층을 구비하고 있어도 좋다. 이렇게 하면, 발열체로부터 보아 메타 물질 구조체와는 반대측으로 방사되어 버리는 적외선의 에너지를 적게 할 수 있기 때문에, 에너지 효율이 보다 향상된다.In the infrared heater of the present invention, the heater body may be provided with a low-emission layer disposed on a surface opposite to the meta-material structure as viewed from the heating element and having an average emissivity lower than an average emissivity of the meta- . By doing so, the energy of infrared rays radiated to the side opposite to the meta-material structure as viewed from the heating element can be reduced, so that the energy efficiency is further improved.

본 발명의 적외선 히터에 있어서, 상기 메타 물질 구조체는, 상기 발열체측으로부터 순서대로, 제1 도체층과, 해당 제1 도체층에 접합된 유전체층과, 각각이 상기 유전체층에 접합되어 서로 이격하여 주기적으로 배치된 복수의 개별 도체층을 갖는 제2 도체층을 구비하고 있어도 좋다.In the infrared heater of the present invention, the meta-material structure may include a first conductor layer, a dielectric layer bonded to the first conductor layer, and a second conductor layer bonded to the dielectric layer in this order from the side of the heating element, And a second conductor layer having a plurality of individual conductor layers disposed thereon.

본 발명의 적외선 히터에 있어서, 상기 메타 물질 구조체는, 적어도 표면이 도체로 이루어지고 서로 이격하여 주기적으로 배치된 복수의 마이크로 캐비티를 구비하도 있어도 좋다.In the infrared heater of the present invention, the meta material structure may have a plurality of micro cavities, at least the surface of which is made of a conductor, and are spaced apart from each other and arranged periodically.

도 1은 적외선 히터(10)의 개략 단면도.
도 2는 메타 물질 구조체(30)의 부분 저면도.
도 3은 변형예의 히터 본체(11A)의 부분 단면도.
도 4는 변형예의 메타 물질 구조체(30a)의 부분 저면 사시도.
도 5는 변형예의 적외선 히터(110)의 단면도.
도 6은 변형예의 적외선 히터(110)의 단면도.
도 7은 발열체(13)로의 투입 전력과 히터 본체의 온도와의 관계를 나타내는 그래프.1 is a schematic cross-sectional view of an infrared heater 10;
2 is a partial bottom view of the meta-material structure 30. Fig.
Fig. 3 is a partial cross-sectional view of the heater body 11A of the modification. Fig.
4 is a partial bottom perspective view of a metamaterial structure 30a of a modification.
5 is a cross-sectional view of an infrared heater 110 according to a modification.
6 is a cross-sectional view of an infrared heater 110 according to a modification.
7 is a graph showing the relationship between the input power to the heating element 13 and the temperature of the heater main body.

다음에, 본 발명의 실시형태에 관해서, 도면을 이용하여 설명한다. 도 1은, 본 발명의 일 실시형태인 적외선 히터(10)의 개략 단면도이다. 도 2는, 메타 물질 구조체(30)의 부분 저면도이다. 또, 본 실시형태에 있어서, 좌우 방향, 전후 방향 및 상하 방향은, 도 1, 2에 나타낸 대로이다. 적외선 히터(10)는, 히터 본체(11)와, 케이싱(50)과, 고정부(70)를 구비하고 있다. 히터 본체(11) 및 고정부(70)는, 케이싱(50)의 내부 공간(53) 내에 배치되어 있다. 이 적외선 히터(10)는, 아래쪽에 배치된 도시하지 않는 대상물을 향해서 적외선을 방사한다.Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 is a schematic sectional view of an infrared heater 10 as an embodiment of the present invention. 2 is a partial bottom view of the meta-material structure 30. Fig. In the present embodiment, the left-right direction, the back-and-forth direction, and the up-and-down direction are as shown in Figs. The infrared heater 10 includes a heater body 11, a casing 50, and a fixing portion 70. The heater main body 11 and the fixing portion 70 are disposed in the inner space 53 of the casing 50. [ The infrared heater 10 emits infrared rays toward an object (not shown) disposed below.

히터 본체(11)는, 케이싱(50)의 내부 공간(53) 내에 배치되어 있다. 히터 본체(11)는, 도 1의 확대도에 나타내는 바와 같이, 발열부(12)와, 발열부(12)의 아래쪽에 배치된 지지 기판(20)과, 지지 기판(20)의 아래쪽에 배치된 메타 물질 구조체(30)와, 발열부(12)의 위쪽에 배치된 저방사층(40)을 구비하고 있다.The heater main body 11 is disposed in the inner space 53 of the casing 50. 1, the heater main body 11 includes a heat generating portion 12, a support substrate 20 disposed below the heat generating portion 12, And a low-radiation layer 40 disposed above the heat-generating portion 12. The low-

발열부(12)는, 소위 면형 히터로서 구성되어 있고, 선형의 부재를 지그재그로 만곡시킨 발열체(13)와, 발열체(13)에 접촉하여 발열체(13)의 주위를 덮는 절연체인 보호 부재(14)를 구비하고 있다. 발열체(13)의 재질로서는, 예컨대 W, Mo, Ta, Fe-Cr-Al 합금 및 Ni-Cr 합금 등을 들 수 있다. 보호 부재(14)의 재질로서는, 예컨대 폴리이미드 등의 절연성의 수지나 세라믹스 등을 들 수 있다. 발열체(13)의 양끝에는 한 쌍의 전기 배선(15)(도 1에서는 1개만 도시)이 부착되어 있다. 전기 배선(15)은, 케이싱(50)의 상부에 부착된 실링 그랜드(67) 내를 관통하여 적외선 히터(10)의 외부에 인출되어 있다. 이 전기 배선(15)을 개재하여, 발열체(13)에 외부로부터 전력을 공급 가능하다. 또, 발열부(12)는, 절연체에 리본형의 발열체를 휘감은 구성의 면형 히터로 해도 좋다. 또, 발열부(12)는 상면에서 보아 직사각형으로 했지만, 예컨대 원형이라도 좋다.The heating member 12 is constituted as a so-called surface heater and includes a heating member 13 in which a linear member is bent in a zigzag manner and a protective member 14 which is an insulator which contacts the heating member 13 and covers the periphery of the heating member 13 . Examples of the material of the heating body 13 include W, Mo, Ta, Fe-Cr-Al alloy, Ni-Cr alloy and the like. As the material of the protective member 14, for example, insulating resin such as polyimide, ceramics, and the like can be given. A pair of electric wires 15 (only one is shown in Fig. 1) is attached to both ends of the heat generating element 13. Fig. The electric wiring 15 passes through the sealing gland 67 attached to the upper portion of the casing 50 and is drawn out to the outside of the infrared heater 10. Electric power can be supplied to the heating element 13 from the outside via the electric wiring 15. The heat generating portion 12 may be a planar heater in which a ribbon-shaped heating element is wound around the insulator. Further, although the heat generating portion 12 is rectangular as viewed from the top, it may be circular, for example.

지지 기판(20)은, 발열부(12)의 하측에 배치된 평판형의 부재이다. 지지 기판(20)은, 케이싱(50)의 내부에 배치된 고정부(70)에 의해 고정되어 있고, 발열부(12) 및 메타 물질 구조체(30)를 지지하고 있다. 지지 기판(20)의 재질로서는, 예컨대 Si 웨이퍼, 유리 등과 같이, 평활면을 유지하기 쉽고, 내열성이 높으며, 열휘어짐이 낮은 소재를 들 수 있다. 본 실시형태에서는, 지지 기판(20)은 Si 웨이퍼로 했다. 또, 지지 기판(20)은, 본 실시형태와 같이 발열부(12)의 하면에 접촉하고 있어도 좋고, 접촉하지 않고 공간을 개재하여 발열부(12)와 상하로 이격하여 배치되어 있어도 좋다. 지지 기판(20)과 발열부(12)가 접촉하고 있는 경우에는 양자는 접합되어 있어도 좋다.The supporting substrate 20 is a flat plate-like member disposed below the heat generating portion 12. [ The support substrate 20 is fixed by a fixing portion 70 disposed inside the casing 50 and supports the heating portion 12 and the metamaterial structure 30. [ As a material of the support substrate 20, for example, a material such as a Si wafer, glass, etc., which is easy to maintain a smooth surface, has high heat resistance, and has low thermal deflection can be given. In the present embodiment, the support substrate 20 is a Si wafer. The support substrate 20 may be in contact with the lower surface of the heat generating portion 12 as in the present embodiment, or may be disposed above and below the heat generating portion 12 with no space therebetween. When the support substrate 20 and the heat generating portion 12 are in contact with each other, they may be bonded together.

메타 물질 구조체(30)는, 발열체(13) 및 지지 기판(20)의 아래쪽에 배치된 판형의 부재이다. 메타 물질 구조체(30)는, 지지 기판(20)의 하면과 필요에 따라서 직접 접합되어 있어도 좋고, 도시하지 않는 접착층을 개재하여 접합되어 있어도 좋다. 메타 물질 구조체(30)는, 발열체(13)측으로부터 아래쪽을 향하여, 제1 도체층(31)과, 유전체층(33)과, 복수의 개별 도체층(36)을 갖는 제2 도체층(35)을 이 순서로 구비하고 있다. 또, 메타 물질 구조체(30)가 갖는 각 층간은, 직접 접합되어 있어도 좋고, 접착층을 개재하여 접합되어 있어도 좋다. 메타 물질 구조체(30)는, 하면이 케이싱(50)의 적외선 투과판(54)과 대향하도록 배치되어 있다. 또, 개별 도체층(36) 및 유전체층(33)의 하면 노출부는 산화 방지층(도시하지 않고, 예컨대 알루미나로 형성됨)으로 피복되어 있어도 좋다.The meta-material structure 30 is a plate-like member disposed below the heating element 13 and the supporting substrate 20. [ The metamaterial structure 30 may be directly bonded to the lower surface of the support substrate 20 as required, or may be bonded via an adhesive layer (not shown). The meta-material structure 30 includes a first conductor layer 31, a dielectric layer 33 and a second conductor layer 35 having a plurality of individual conductor layers 36 downward from the heat-generating body 13 side, In this order. Further, the respective layers of the meta-material structure 30 may be directly bonded or may be bonded via an adhesive layer. The lower surface of the metamaterial structure 30 faces the infrared transmitting plate 54 of the casing 50. The bottom exposed portions of the individual conductor layer 36 and dielectric layer 33 may be covered with an oxidation preventing layer (not shown, for example, made of alumina).

제1 도체층(31)은, 지지 기판(20)으로부터 보아 발열체(13)와는 반대측(하측)에서 접합된 평판형의 부재이다. 제1 도체층(31)의 재질은 예컨대 금속 등의 도체(전기 전도체)이다. 금속의 구체예로서는, 금, 알루미늄(Al), 또는 몰리브덴(Mo) 등을 들 수 있다. 본 실시형태에서는, 제1 도체층(31)의 재질은 금으로 했다. 제1 도체층(31)은, 도시하지 않는 접착층을 개재하여 지지 기판(20)에 접합되어 있다. 접착층의 재질로서는, 예컨대 크롬(Cr), 티탄(Ti), 루테늄(Ru) 등을 들 수 있다. 또, 제1 도체층(31)과 지지 기판(20)이 직접 접합되어 있어도 좋다.The first conductor layer 31 is a plate-shaped member joined at a side (lower side) opposite to the heating element 13 as viewed from the support substrate 20. [ The material of the first conductor layer 31 is, for example, a conductor such as a metal (electric conductor). Specific examples of the metal include gold, aluminum (Al), molybdenum (Mo) and the like. In the present embodiment, the first conductor layer 31 is made of gold. The first conductor layer 31 is bonded to the support substrate 20 via an adhesive layer (not shown). Examples of the material of the adhesive layer include chromium (Cr), titanium (Ti), ruthenium (Ru) and the like. The first conductor layer 31 and the support substrate 20 may be directly bonded to each other.

유전체층(33)은, 제1 도체층(31)으로부터 보아 발열체(13)와는 반대측(하측)에서 접합된 평판형의 부재이다. 유전체층(33)은, 제1 도체층(31)과 제2 도체층(35)과의 사이에 끼워져 있다. 유전체층(33)의 재질로서는, 예컨대, 알루미나(Al2O3), 실리카(SiO2) 등을 들 수 있다. 본 실시형태에서는, 유전체층(33)의 재질은 알루미나로 했다.The dielectric layer 33 is a flat plate-like member bonded on the opposite side (lower side) to the heating element 13 as viewed from the first conductor layer 31. The dielectric layer 33 is sandwiched between the first conductor layer 31 and the second conductor layer 35. Examples of the material of the dielectric layer 33 include alumina (Al 2 O 3 ), silica (SiO 2 ), and the like. In this embodiment, the dielectric layer 33 is made of alumina.

제2 도체층(35)은, 도체로 이루어지는 층이며, 유전체층(33)의 하면을 따른 방향(전후 좌우 방향)으로 주기 구조를 갖는다. 구체적으로는, 제2 도체층(35)은 복수의 개별 도체층(36)을 구비하고 있고, 이 개별 도체층(36)이 유전체층(33)의 하면을 따른 방향(전후 좌우 방향)으로 서로 이격하여 배치됨으로써, 주기 구조를 구성하고 있다(도 2 참조). 복수의 개별 도체층(36)은, 좌우 방향(제1 방향)으로 간격 D1씩 떨어져 서로 등간격으로 배치되어 있다. 또한, 복수의 개별 도체층(36)은, 좌우 방향에 직교하는 전후 방향(제2 방향)으로 간격 D2씩 떨어져 서로 등간격으로 배치되어 있다. 개별 도체층(36)은, 이와 같이 격자형으로 배열되어 있다. 또, 본 실시형태에서는 도 2에 나타내는 바와 같이, 사방 격자형으로 개별 도체층(36)을 배열했지만, 예컨대 개별 도체층(36)의 각각이 정삼각형의 정점에 위치하도록 육방 격자형으로 개별 도체층(36)을 배열해도 좋다. 복수의 개별 도체층(36)의 각각은, 하면에서 보아 원형을 하고 있고, 두께(h)(상하 높이)가 직경(W)보다도 작은 원주 형상을 하고 있다. 제2 도체층(35)의 주기 구조의 주기는, 가로 방향의 주기 Λ1=D1+W, 세로 방향의 주기 Λ2=D2+W이다. 본 실시형태에서는, D1=D2로 하고, 따라서 Λ1=Λ2로 했다. 제2 도체층(35)(개별 도체층(36))의 재질은, 예컨대 금속 등의 도체이며, 전술한 제1 도체층(31)과 동일한 재질을 이용할 수 있다. 제1 도체층(31) 및 제2 도체층(35) 중 적어도 한쪽이 금속이어도 좋다. 본 실시형태에서는, 제2 도체층(35)의 재질은 제1 도체층(31)과 동일한 금으로 했다.The second conductor layer 35 is a layer made of a conductor and has a periodic structure in a direction along the lower surface of the dielectric layer 33 (front-back, left-right direction). Specifically, the second conductor layer 35 is provided with a plurality of individual conductor layers 36, and the individual conductor layers 36 are separated from each other in the direction (front-back, left-right direction) along the lower surface of the dielectric layer 33 Thereby constituting a periodic structure (see Fig. 2). The plurality of individual conductor layers 36 are spaced apart from each other by a distance D1 in the left-right direction (first direction) and equally spaced from each other. Further, the plurality of individual conductor layers 36 are arranged at regular intervals apart by a distance D2 in the front-rear direction (second direction) orthogonal to the left-right direction. The individual conductor layers 36 are arranged in a lattice shape as described above. 2, the individual conductor layers 36 are arranged in a quadrangular lattice pattern. However, the individual conductor layers 36 may be arranged in a hexagonal lattice shape such that each of the individual conductor layers 36 is located at the apex of a regular triangle, (36) may be arranged. Each of the plurality of individual conductor layers 36 has a circular shape as viewed from the lower surface and has a columnar shape in which the thickness h (vertical height) is smaller than the diameter W. The period of the periodic structure of the second conductor layer 35 is a period of Λ1 = D1 + W in the horizontal direction and a period of Λ2 = D2 + W in the vertical direction. In the present embodiment, D1 = D2, and thus, Λ1 = Λ2. The material of the second conductor layer 35 (individual conductor layer 36) is, for example, a conductor such as a metal, and the same material as the first conductor layer 31 described above can be used. At least one of the first conductor layer 31 and the second conductor layer 35 may be a metal. In this embodiment, the material of the second conductor layer 35 is the same as that of the first conductor layer 31.

이와 같이, 메타 물질 구조체(30)는, 제1 도체층(31)과, 주기 구조를 갖는 제2 도체층(35)(개별 도체층(36))과, 제1 도체층(31) 및 제2 도체층(35)에 끼워진 유전체층(33)을 갖고 있다. 이것에 의해, 메타 물질 구조체(30)는, 발열체(13)로부터 열에너지를 입력하면 비플랑크 분포의 피크 파장을 갖는 적외선을 방사 가능하게 되어 있다. 또, 플랑크 분포란, 가로축을 우측으로 갈수록 길어지는 파장으로 하고, 세로축을 복사 강도로 한 그래프상에 있어서, 특정한 피크를 갖는 산형의 분포이며, 피크보다도 좌측의 경사가 급하고, 피크보다도 우측의 경사가 완만한 형상을 갖는 곡선이다. 통상의 재료는 이 곡선(플랑크 방사 곡선)에 따라서 방사를 한다. 비플랑크 방사(비플랑크 분포의 피크 파장을 갖는 적외선의 방사)란, 그 방사의 최대 피크를 중심으로 한 산형의 경사가, 상기의 플랑크 방사에 비교하여 급경사인 것 같은 방사이다. 즉, 메타 물질 구조체(30)는, 최대 피크가 플랑크 분포의 피크보다도 급경사인 방사 특성을 갖는다. 또, 「플랑크 분포의 피크보다도 급경사」는, 「플랑크 분포의 피크보다도 반값폭(FWHM:full width at half maximum)이 좁은」것을 의미한다. 이것에 의해, 메타 물질 구조체(30)는, 적외선의 전체 파장 영역(0.7μm∼1000μm) 중, 특정한 파장의 적외선을 선택적으로 방사하는 특성을 갖는 메타 물질 에미터로서 기능한다. 이 특성은, 자기성 양극화(Magnetic polariton)로 설명되는 공명 현상에 의한 것으로 생각되고 있다. 또, 자기성 양극화란, 상하 2장의 도체(제1 도체층(31) 및 제2 도체층(35))에 반평행 전류가 여기되고, 그 사이의 유전체(유전체층(33)) 내에 있어서 강한 자장의 차폐 효과가 얻어지는 공명 현상인 것이다. 이것에 의해, 메타 물질 구조체(30)에서는, 제1 도체층(31) 및 개별 도체층(36)에서 국소적으로 강한 전장의 진동이 여기되는 것으로부터 이것이 적외선의 방사원이 되고, 적외선이 주위 환경(여기서는 특히 아래쪽)으로 방사된다. 또한, 이 메타 물질 구조체(30)에서는, 제1 도체층(31), 유전체층(33) 및 제2 도체층(35)의 재질이나, 개별 도체층(36)의 형상 및 주기 구조를 조정함으로써, 공명 파장을 조정할 수 있다. 이것에 의해, 메타 물질 구조체(30)의 제1 도체층(31) 및 개별 도체층(36)으로부터 방사되는 적외선은, 특정한 파장의 적외선의 방사율이 높아지는 특성을 나타낸다. 즉, 메타 물질 구조체(30)는, 반값폭이 비교적 작고 방사율이 비교적 높은 급경사인 최대 피크를 갖는 적외선을 방사하는 특성을 갖는다. 또, 본 실시형태에서는, D1=D2로 했지만, 간격 D1과 간격 D2가 상이해도 좋다. 주기 Λ1 및 주기 Λ2에 관해서도 동일하다. 또 반값폭은 주기 Λ1 및 주기 Λ2를 변경함으로써 제어할 수 있다. 메타 물질 구조체(30)는, 소정의 방사 특성에 있어서의 전술한 최대 피크가 파장 6μm 이상 7μm 이하의 범위 내에 있어도 좋고, 2.5μm 이상 3.5μm 이하의 범위 내에 있어도 좋다. 또한, 메타 물질 구조체(30)는, 최대 피크의 상승으로부터 하강까지의 파장 영역 이외의 파장 영역에서의 적외선의 방사율이 값 0.2 이하인 것이 바람직하다. 메타 물질 구조체(30)는, 최대 피크의 반값폭이 1.0μm 이하인 것이 바람직하다. 메타 물질 구조체(30)의 방사 특성은, 최대 피크를 중심으로 하여 대략 좌우 대칭 형상을 갖고 있어도 좋다. 또한, 메타 물질 구조체(30)의 최대 피크의 높이(최대 복사 강도)는, 전술한 플랑크 방사의 곡선을 상회하는 일은 없다.As described above, the meta-material structure 30 includes the first conductor layer 31, the second conductor layer 35 (individual conductor layer 36) having a periodic structure, the first conductor layer 31, And a dielectric layer 33 sandwiched between the two conductor layers 35. Thus, the meta-material structure 30 is capable of radiating infrared rays having a peak wavelength of a non-planar distribution when thermal energy is input from the heating element 13. [ The Planck distribution is a distribution in the form of an acid having a specific peak on a graph in which the horizontal axis is set to a longer wavelength toward the right and the vertical axis is set to a radiation intensity. The slope on the left side is higher than the peak, The slope is a curve having a gentle shape. Conventional materials radiate along this curve (Planck's radiation curve). Non-Planck radiation (radiation of infrared rays having a peak wavelength of a non-Planckian distribution) is radiation in which the slope of the mountain type centering on the maximum peak of the radiation is steep compared to the Planck radiation. That is, the meta-material structure 30 has a radiation characteristic in which the maximum peak is steeply sharper than the peak of the Planck's distribution. Further, " steeper than the peak of the Planck distribution " means " a full width at half maximum (FWHM) is narrower than the peak of the Planck distribution ". As a result, the meta-material structure 30 functions as a meta-material emitter having a property of selectively radiating infrared rays of a specific wavelength out of the entire wavelength range (0.7 to 1000 m) of infrared rays. This characteristic is thought to be due to a resonance phenomenon described by magnetic polarizations. The magnetic polarizability is a phenomenon in which antiparallel currents are excited in two conductors (the first conductor layer 31 and the second conductor layer 35) in the upper and lower conductors, and a strong magnetic field is generated in the dielectric (dielectric layer 33) Is a resonance phenomenon in which a shielding effect of the shielding film is obtained. As a result, in the meta-material structure 30, the vibrations of a strong electric field locally excited by the first conductor layer 31 and the individual conductor layer 36 become the radiation source of infrared rays, (Here, in particular, downward). In this metamaterial structure 30, the material of the first conductor layer 31, the dielectric layer 33, and the second conductor layer 35 and the shape and periodic structure of the individual conductor layers 36 are adjusted, The resonance wavelength can be adjusted. As a result, the infrared rays emitted from the first conductor layer 31 and the individual conductor layer 36 of the meta-material structure 30 exhibit a characteristic of increasing the emissivity of infrared rays of a specific wavelength. That is, the meta-material structure 30 has a characteristic of emitting infrared rays having a maximum peak having a steep slope with a relatively small half width and a relatively high emissivity. In the present embodiment, D1 = D2, but the interval D1 and the interval D2 may be different. The same holds for the period Λ1 and the period Λ2. The half width can be controlled by changing the period Λ1 and the period Λ2. In the metamaterial structure 30, the above-mentioned maximum peak in a predetermined radiation characteristic may be within a range of wavelength 6 mu m or more and 7 mu m or less, or 2.5 mu m or more and 3.5 mu m or less. It is also preferable that the emissivity of infrared rays in the wavelength region other than the wavelength region from the rise to the fall of the maximum peak is 0.2 or less in the meta-material structure 30. The half-width of the maximum peak of the meta-material structure 30 is preferably 1.0 m or less. The radiation property of the meta-material structure 30 may have a substantially symmetrical shape centering on the maximum peak. In addition, the height of the maximum peak (maximum radiation intensity) of the meta-material structure 30 does not exceed the curve of Planck's radiation mentioned above.

또, 이러한 메타 물질 구조체(30)는, 예컨대 이하와 같이 형성할 수 있다. 우선, 지지 기판(20)의 표면(도 1에서는 하면)에 스퍼터링에 의해 접착층 및 제1 도체층(31)을 이 순서로 형성한다. 다음에, 제1 도체층(31)의 표면(도 1에서는 하면)에 ALD 법(atomic layer deposition:원자층 퇴적법)에 의해 유전체층(33)을 형성한다. 계속해서, 유전체층(33)의 표면(도 1에서는 하면)에 소정의 레지스트 패턴을 형성하고 나서 헬리콘 스퍼터링법에 의해 제2 도체층(35)의 재질로 이루어지는 층을 형성한다. 그리고, 레지스트 패턴을 제거함으로써, 제2 도체층(35)(복수의 개별 도체층(36))을 형성한다.Such a meta-material structure 30 can be formed, for example, as follows. First, an adhesive layer and a first conductor layer 31 are formed in this order on the surface (lower surface in Fig. 1) of the support substrate 20 by sputtering. Next, a dielectric layer 33 is formed on the surface (lower surface in FIG. 1) of the first conductor layer 31 by ALD (atomic layer deposition). Subsequently, a predetermined resist pattern is formed on the surface (lower surface in FIG. 1) of the dielectric layer 33, and then a layer made of the material of the second conductor layer 35 is formed by the helicon sputtering method. Then, the second conductor layer 35 (a plurality of individual conductor layers 36) is formed by removing the resist pattern.

저방사층(40)은, 히터 본체(11)의 표면 중, 발열체(13)로부터 보아 메타 물질 구조체(30)와는 반대측의 표면(도 1에서는 상면)에 배치되어 있다. 이 저방사층(40)은, 메타 물질 구조체(30)의 평균 방사율보다도 낮은 평균 방사율을 갖는다. 여기서, 「평균 방사율」이란, 적외선의 전체 파장 영역(0.7μm∼1000μm)에 있어서의 평균의 방사율을 의미한다. 따라서, 저방사층(40)의 쪽이 메타 물질 구조체(30)보다도 방사율이 높은 파장 영역이 존재하고 있었다고 해도, 전체로서 저방사층(40)의 쪽이 방사율이 낮으면 좋다. 또한, 메타 물질 구조체(30)와 저방사층(40)과의 각각의 평균 방사율은, 각각을 동일한 온도로 했을 때의 방사율에 기초하여 도출한 값으로 한다. 저방사층(40)은, 방사율이 낮은 재질을 이용하는 것이 바람직하다. 저방사층(40)의 재질로서는, 예컨대, 금 또는 알루미늄(Al) 등을 들 수 있다. 본 실시형태에서는, 저방사층(40)은 금으로 했다. 또, 저방사층(40)은, 예컨대 보호 부재(14)의 표면(여기서는 상면) 전체에 스퍼터링 등을 이용하여 형성할 수 있다.The lower radiation layer 40 is disposed on the surface of the heater body 11 on the surface opposite to the metamaterial structure 30 as viewed from the heating element 13 (upper surface in Fig. 1). The low emissivity layer 40 has an average emissivity that is lower than the average emissivity of the meta-material structure 30. Here, the " average emissivity " means the average emissivity in the entire wavelength range of infrared rays (0.7 m to 1000 m). Therefore, even if the lower radiation layer 40 has a wavelength region higher in emissivity than the meta-material structure 30, the lower radiation layer 40 should have a lower emissivity as a whole. The average emissivity of each of the meta-material structure 30 and the low-emissivity layer 40 is a value derived based on the emissivity when the temperatures are set to the same temperature. The low radiation layer 40 preferably has a low emissivity. Examples of the material of the low radiation layer 40 include gold or aluminum (Al). In the present embodiment, the low radiation layer 40 is made of gold. The low radiation layer 40 can be formed on the entire surface (upper surface in this example) of the protection member 14, for example, by sputtering.

케이싱(50)은, 원통부(52)와, 적외선 투과판(54)(적외선 투과부의 일례)과, 협지 부재(55, 56)와, 판형 부재(57, 58)를 구비하고 있다. 원통부(52)는, 축방향이 상하 방향을 따른 부재이며 상단 및 하단이 개구하고 있다. 적외선 투과판(54)은, 원통부(52)의 하단의 개구를 막도록 배치되어 있다. 적외선 투과판(54)은, 메타 물질 구조체(30)로부터의 적외선을 케이싱(50)의 외부에 투과하는 창의 역할을 한다. 적외선 투과판(54)은, 메타 물질 구조체(30)로부터 방사되는 적외선 중 최대 피크의 상승으로부터 하강까지의 파장 영역의 적어도 일부의 파장 영역의 적외선을 투과 가능하다. 적외선 투과판(54)은, 메타 물질 구조체(30)로부터 방사되는 적외선 중 최대 피크를 포함하는 파장 영역을 적어도 투과 가능한 것이 바람직하고, 최대 피크의 반값폭 영역을 포함하는 파장 영역을 적어도 투과 가능한 것이 보다 바람직하다. 적외선 투과판(54)의 재질로서는, 예컨대 석영(파장 3.5μm 이하의 적외선을 투과), 투명 알루미나(파장 5.5μm 이하의 적외선을 투과), 형석(불화칼슘, CaF2, 파장 8μm 이하의 적외선을 투과) 등을 들 수 있다. 적외선 투과판(54)의 재질은, 예컨대 메타 물질 구조체(30)로부터의 적외선의 최대 피크에 따라서 적절하게 선택해도 좋다. 케이싱(50)은, 원통부(52), 판형 부재(57) 및 적외선 투과판(54)으로 둘러싸이는 내부 공간(53)을 갖고 있다. 협지 부재(55, 56)는, 상면에서 보아 원형인 개구를 갖는 판형 부재이며, 적외선 투과판(54)을 원통부(52)보다도 외측에서 상하로부터 협지하여 적외선 투과판(54)을 고정하고 있다. 적외선 투과판(54)과 협지 부재(55, 56)와의 사이에는 각각 예컨대 O 링 등의 밀봉 부재(63, 64)가 배치되어, 내부 공간(53) 내와 케이싱(50)의 외부와의 사이를 밀봉하고 있다. 협지 부재(55, 56)는, 볼트 등의 복수의 고정 금구(61)(도 1에서는 2개만 도시)에 의해서 상하 방향으로 서로 접근하도록 압압되어 고정되고 있다. 판형 부재(57, 58)는 상면에서 보아 원형인 판형 부재이다. 판형 부재(57)는, 원통부(52)의 상단의 개구를 막도록 배치되어 있고, 판형 부재(57)의 하면(57a)이 내부 공간(53)에 노출하고 있다. 판형 부재(58)는 상면에서 보아 원형인 개구를 갖고, 이 개구에 원통부(52)의 상단이 삽입되어 있다. 판형 부재(57, 58)의 사이에는 예컨대 O 링 등의 밀봉 부재(65)가 배치되어 있다. 판형 부재(57, 58)는, 복수의 고정 금구(62)(도 1에서는 2개만 도시)에 의해서 서로 상하 방향으로 서로 접근하도록 압압되어 고정되어 있다. 고정 금구(62)는, 예컨대 볼트 및 너트 등으로 이루어진다.The casing 50 is provided with a cylindrical portion 52, an infrared ray transmitting plate 54 (an example of an infrared ray transmitting portion), sandwiching members 55 and 56, and plate members 57 and 58. The cylindrical portion 52 is a member along the vertical direction in the axial direction, and has an upper end and a lower end opened. The infrared ray transmitting plate 54 is arranged so as to close the opening of the lower end of the cylindrical portion 52. The infrared ray transmitting plate 54 serves as a window for transmitting infrared rays from the meta-material structure 30 to the outside of the casing 50. The infrared ray transmitting plate 54 is capable of transmitting infrared rays of at least a part of the wavelength region from the rising to the falling of the maximum peak of the infrared rays radiated from the meta-material structure 30. [ The infrared ray transmitting plate 54 is preferably at least capable of transmitting a wavelength region including the maximum peak of infrared rays emitted from the meta-material structure 30, and is capable of transmitting at least a wavelength region including a half- More preferable. Examples of the material of the infrared ray transmitting plate 54 include quartz (transmitting infrared rays having a wavelength of 3.5 μm or less), transparent alumina (transmitting infrared rays having a wavelength of 5.5 μm or less), fluorite (calcium fluoride, CaF 2 , Transmission). The material of the infrared ray transmitting plate 54 may be appropriately selected in accordance with the maximum peak of the infrared rays from the meta-material structure 30, for example. The casing 50 has an inner space 53 surrounded by a cylindrical portion 52, a plate-like member 57 and an infrared ray transmitting plate 54. The sandwiching members 55 and 56 are plate members having circular openings as viewed from the upper surface and fix the infrared ray transmitting plate 54 with the infrared ray transmitting plate 54 sandwiched from above and below the cylindrical portion 52 . Sealing members 63 and 64 such as O rings are disposed between the infrared ray transmitting plate 54 and the sandwiching members 55 and 56 so as to sandwich the inside of the internal space 53 and the outside of the casing 50 Respectively. The nipping members 55 and 56 are pressed and fixed so as to approach each other in the vertical direction by a plurality of fixing brackets 61 (only two are shown in Fig. 1) such as bolts. The plate members 57 and 58 are plate members having a circular shape when viewed from the upper surface. The lower surface 57a of the plate-like member 57 is exposed in the inner space 53. The plate-like member 57 is disposed to cover the opening of the upper end of the cylindrical portion 52. [ The plate-like member 58 has a circular opening as viewed from the top, and the upper end of the cylindrical portion 52 is inserted into the opening. A sealing member 65 such as an O-ring, for example, is disposed between the plate members 57 and 58. The plate members 57 and 58 are pressed and fixed so as to approach each other in the vertical direction by a plurality of fixing brackets 62 (only two are shown in Fig. 1). The fixing metal member 62 is made of, for example, a bolt and a nut.

원통부(52), 협지 부재(55, 56) 및 판형 부재(57, 58)의 재질로서는, 예컨대 스테인레스강 또는 알루미늄 등을 들 수 있다. 또한, 케이싱(50) 중 내부 공간(53)을 형성하고 그리고 적외선 투과판(54) 이외의 부재(여기서는 원통부(52) 및 판형 부재(57))는, 적외선을 반사 가능한 재질인 것이 바람직하다. 또한, 케이싱(50) 중 내부 공간(53)에 노출하고 그리고 적외선 투과판(54) 이외의 부재의 면(적외선 반사부의 일례이며, 여기서는 원통 내면(52a) 및 하면(57a))은, 특히 적외선의 반사율이 높은 것이 바람직하다. 예컨대, 원통 내면(52a) 및 하면(57a)의 적외선의 반사율은, 50% 이상으로 해도 좋고, 80% 이상, 90% 이상으로 해도 좋다. 본 실시형태에서는, 원통부(52) 및 판형 부재(57)는 스테인레스강이며, 원통 내면(52a) 및 하면(57a)은 바프 연마 등의 연마에 의해 반사율이 높여져 있다. 또, 원통 내면(52a)은, 케이싱(50) 중 내부 공간(53)에 노출하는 측면(히터 본체(11)의 전후 좌우에 위치하는 면)이다. 또한, 하면(57a)은, 케이싱(50) 중 내부 공간(53)에 노출하는 천장면이며, 발열체(13)로부터 보아 메타 물질 구조체(30)와는 반대측(여기서는 위쪽)에 위치하는 면이다.Examples of the material of the cylindrical portion 52, the sandwiching members 55 and 56 and the plate members 57 and 58 include stainless steel or aluminum. The members other than the infrared ray transmitting plate 54 (here, the cylindrical portion 52 and the plate-shaped member 57) forming the inner space 53 of the casing 50 are preferably made of a material capable of reflecting infrared rays . The surface of the member other than the infrared ray transmitting plate 54 (an example of the infrared ray reflecting portion, here the inner surface 52a and the lower surface 57a) of the casing 50 is exposed to the inner space 53, Is preferably high. For example, the reflectance of infrared rays on the inner surface 52a and the lower surface 57a may be 50% or more, 80% or more, and 90% or more. In the present embodiment, the cylindrical portion 52 and the plate-like member 57 are made of stainless steel, and the inner surface 52a and the lower surface 57a of the cylindrical portion 52 have high reflectance by polishing such as BaF polishing. The cylindrical inner surface 52a is a side surface of the casing 50 exposed to the inner space 53 (a surface located on the front, rear, left, and right sides of the heater body 11). The lower surface 57a is a ceiling surface exposed in the inner space 53 of the casing 50 and is a surface located on the side opposite to the meta material structure 30 as viewed from the heating element 13 (upward in this case).

이 케이싱(50)은, 위쪽에 배관(66) 및 실링 그랜드(67)가 부착되어 있다. 배관(66)의 내부는, 원통부(52) 및 판형 부재(57)에 형성된 관통 구멍을 개재하여 내부 공간(53)과 연통하고 있다. 배관(66)에는 진공계(81) 및 도시하지 않는 진공 펌프가 접속되어 있고, 진공 펌프의 동작에 의해서 내부 공간(53)을 감압 가능하게 되어 있다. 실링 그랜드(67)의 내부를 전기 배선(15)이 삽입 관통되어 있음으로써, 내부 공간(53) 내와 외부 공간과의 사이를 밀봉하면서 발열체(13)의 전기 배선(15)이 외부에 인출되고 있다.The casing (50) is provided with a pipe (66) and a sealing gland (67) on the upper side. The inside of the pipe 66 communicates with the internal space 53 via a through hole formed in the cylindrical portion 52 and the plate-like member 57. A vacuum system 81 and a vacuum pump (not shown) are connected to the pipe 66, and the internal space 53 can be decompressed by the operation of the vacuum pump. The electric wiring 15 of the heating element 13 is drawn out to the outside while sealing the space between the inside space 53 and the external space by inserting the electric wiring 15 through the inside of the sealing gland 67 have.

고정부(70)는, 히터 본체(11)를 내부 공간(53) 내에서 지지하는 부재이다. 고정부(70)는, 한 쌍의 너트(71, 72)와, 스페이서(71a, 72a)와, 가이드축(73)과, 지지판(75)과, 고정 금구(76)를 구비하고 있다. 너트(71, 72)는, 히터 본체(11)의 지지 기판(20)을 상하로부터 협지하는 한 쌍의 부재이며, 고정부(70)는 복수 쌍(예컨대 4쌍이며, 도 1에서는 2쌍만 도시)의 너트(71, 72)를 구비하고 있다. 스페이서(71a)는 너트(71)와 지지 기판(20)과의 사이에 배치되고, 스페이서(72a)는 너트(72)와 지지 기판(20)과의 사이에 배치되어 있다. 지지 기판(20)은, 스페이서(71a, 72a)를 개재하여 너트(71, 72) 및 가이드축(73)과 접하고 있다. 지지 기판(20)으로부터 너트(71, 72) 및 가이드축(73)으로의 열전도를 저감시킬 수 있기 때문에, 스페이서(71a, 72a)는 열전도율이 낮은 재질(예컨대, 세라믹스, 유리, 수지 등)을 이용하는 것이 바람직하다. 가이드축(73)은, 너트(71, 72), 스페이서(71a, 72a), 및 지지 기판(20)을 관통하여 이들을 지지하는 막대형의 부재이다. 가이드축(73)은, 너트(71, 72)와 동일한 수(본 실시형태에서는 4개이며, 도 1에서는 2개만 도시)만큼 설치되어 있다. 복수의 가이드축(73)은, 지지판(75) 및 지지판(75)을 관통하는 고정 금구(76)를 개재하여 판형 부재(57)에 부착되어 고정되어 있다. 이것에 의해, 고정부(70)는, 히터 본체(11)를 케이싱(50)으로부터 이격시킨 상태로 지지하고 있다. 또, 히터 본체(11)의 지지 기판(20)은, 상면에서 보아 발열부(12) 및 메타 물질 구조체(30)보다도 큰 부재이며, 이들보다도 수평 방향으로 밀려나고 있다. 그 때문에, 가이드축(73)은 히터 본체(11) 중 지지 기판(20)만을 관통하고 있다. 또한, 가이드축(73)은 숫나사가 형성되어 있고, 너트(71, 72)는 가이드축(73)을 따라서 상하 위치를 변경 가능하게 되어 있다. 이것에 의해, 히터 본체(11)의 상하 방향의 위치(예컨대 적외선 투과판(54)과의 거리)를 변경 가능하게 되어 있다.The fixing portion (70) is a member for supporting the heater body (11) in the inner space (53). The fixing portion 70 includes a pair of nuts 71 and 72, spacers 71a and 72a, a guide shaft 73, a support plate 75, and a fixing bracket 76. The nuts 71 and 72 are a pair of members that sandwich the support substrate 20 of the heater body 11 from above and below. The fixing portions 70 are formed of a plurality of pairs (for example, four pairs, And nuts 71, The spacers 71a are disposed between the nuts 71 and the support substrate 20 and the spacers 72a are disposed between the nuts 72 and the support substrate 20. [ The support substrate 20 is in contact with the nuts 71 and 72 and the guide shaft 73 via the spacers 71a and 72a. Since the heat conduction from the support substrate 20 to the nuts 71 and 72 and the guide shaft 73 can be reduced, the spacers 71a and 72a can be made of a material having a low thermal conductivity (e.g., ceramics, glass, Is preferably used. The guide shaft 73 is a bar-shaped member that passes through the nuts 71 and 72, the spacers 71a and 72a, and the support substrate 20 and supports them. The guide shafts 73 are provided in the same number as the nuts 71 and 72 (four in this embodiment, only two are shown in Fig. 1). The plurality of guide shafts 73 are attached and fixed to the plate member 57 via a support plate 75 and a fixing plate 76 passing through the support plate 75. Thus, the fixing portion 70 supports the heater main body 11 in a state in which the heater main body 11 is separated from the casing 50. The supporting substrate 20 of the heater main body 11 is larger than the heating portion 12 and the meta material structure 30 as seen from the upper surface and is pushed in the horizontal direction more than these. Therefore, the guide shaft 73 penetrates through only the supporting substrate 20 among the heater main body 11. The guide shafts 73 are formed with male threads, and the nuts 71 and 72 can be vertically moved along the guide shafts 73. Thus, the position of the heater body 11 in the vertical direction (for example, the distance from the infrared ray transmitting plate 54) can be changed.

이러한 적외선 히터(10)의 사용예를 이하에 설명한다. 우선, 도시하지 않는 진공 펌프를 이용하여, 내부 공간(53)을 소정의 감압 분위기로 한다. 특별히 한정하는 것은 아니지만, 내부 공간(53)은 공기 분위기 또는 불활성 가스 분위기(예컨대 질소 분위기)로 해도 좋다. 내부 공간(53)의 감압 후의 압력은, 100 Pa 이하로 한다. 또, 내부 공간(53)의 감압 후의 압력은, 0.01 Pa 이상으로 해도 좋다. 또한, 도시하지 않는 전원으로부터 전기 배선(15)을 개재하여 발열체(13)의 양끝에 전력을 공급한다. 전력의 공급은, 예컨대 발열체(13)의 온도가 미리 설정된 온도(특별히 한정하는 것은 아니지만, 여기서는 320℃로 함)가 되도록 행한다. 소정의 온도에 달한 발열체(13)로부터는, 전도·대류·방사의 전열 3형태 중 주로 전도에 의해 주위에 에너지가 전달되고, 메타 물질 구조체(30)가 가열된다. 그 결과, 메타 물질 구조체(30)는 소정 온도(여기서는 예컨대 300℃로 함)로 상승하고, 방사체가 되어, 적외선을 방사하게 된다. 이 때, 메타 물질 구조체(30)가 전술한 바와 같이 제1 도체층(31), 유전체층(33) 및 제2 도체층(35)을 가짐으로써, 히터 본체(11)는, 비플랑크 분포의 피크 파장을 갖는 적외선을 방사한다. 보다 구체적으로는, 히터 본체(11)는, 메타 물질 구조체(30)의 제1 도체층(31) 및 개별 도체층(36)으로부터, 특정한 파장 영역의 적외선을 선택적으로 방사한다. 그리고, 제1 도체층(31) 및 개별 도체층(36)으로부터 방사된 특정한 파장 영역의 적외선은, 적외선 투과판(54)을 투과하여 적외선 히터(10)의 아래쪽으로 방사된다. 이것에 의해, 적외선 히터(10)는, 적외선 투과판(54)의 아래쪽에 배치된 대상물에 대하여, 특정한 파장 영역의 적외선을 선택적으로 방사할 수 있다. 그 때문에, 예컨대 이 특정한 파장 영역의 적외선의 흡수율이 비교적 높은 대상물에 대하여, 효율좋게 적외선을 방사하여 가열 등을 행할 수 있다.An example of using such an infrared heater 10 will be described below. First, a vacuum pump (not shown) is used to set the internal space 53 to a predetermined reduced pressure atmosphere. Although not particularly limited, the internal space 53 may be an air atmosphere or an inert gas atmosphere (for example, nitrogen atmosphere). The pressure of the internal space 53 after the pressure reduction is set to 100 Pa or less. The pressure in the inner space 53 after the pressure reduction may be 0.01 Pa or more. Electric power is supplied from the power source (not shown) to both ends of the heating element 13 through the electric wiring 15. The supply of electric power is performed, for example, so that the temperature of the heat generating element 13 becomes a predetermined temperature (not specifically limited, but is herein assumed to be 320 占 폚). From the heating element 13 reaching a predetermined temperature, energy is transmitted to the surroundings mainly by conduction among the three modes of conduction, convection and radiation, and the metamaterial structure 30 is heated. As a result, the metamaterial structure 30 rises to a predetermined temperature (here, for example, 300 占 폚), becomes a radiator, and radiates infrared rays. At this time, the meta-material structure 30 has the first conductor layer 31, the dielectric layer 33 and the second conductor layer 35 as described above, so that the heater body 11 has the peak of the non- And emits infrared rays having a wavelength. More specifically, the heater body 11 selectively radiates infrared rays of a specific wavelength range from the first conductor layer 31 and the individual conductor layer 36 of the metamaterial structure 30. [ The infrared rays of a specific wavelength range radiated from the first conductor layer 31 and the individual conductor layer 36 are transmitted through the infrared ray transmitting plate 54 and radiated to the lower side of the infrared ray heater 10. Thereby, the infrared heater 10 can selectively emit infrared rays of a specific wavelength range to an object arranged below the infrared ray transmitting plate 54. [0064] For this reason, for example, an infrared ray can be efficiently radiated to an object with a relatively high absorption rate of infrared rays in this specific wavelength range, and the like.

이상 상세하게 설명한 본 실시형태의 적외선 히터(10)에서는, 히터 본체(11)는 메타 물질 구조체(30)를 갖고 있기 때문에, 특정한 파장 영역 이외의 파장 영역에서의 적외선의 방사율이 비교적 낮다. 그 때문에, 적외선 히터(10)는, 예컨대 메타 물질 구조체(30)를 갖지 않고 발열체(13)로부터의 적외선을 직접 방사하는 것 같은 통상의 적외선 히터와 비교하여, 동일한 전력을 투입한 경우에 히터 본체(11)의 온도가 상승하기 쉽다. 일반적으로, 히터 본체(11)의 온도가 높을수록 히터 본체(11)와 내부 공간(53) 내의 기체와의 사이에서 대류 열전달이 생기기 쉬워지고, 히터 본체(11)로부터 케이싱(50)으로의 대류 열전달이 증가한다. 그 때문에, 메타 물질 구조체(30)를 구비한 적외선 히터(10)에서는, 일반적으로 대류 손실에 의한 에너지 효율이 저하되기 쉽다. 그러나, 본 실시형태의 적외선 히터(10)는, 내부 공간(53)을 감압 상태로 하여 사용함으로써, 내부 공간(53)이 상압인 경우와 비교하여 히터 본체(11)로부터 내부 공간(53) 내로의 대류 열전달이 적어지고, 대류 손실을 억제할 수 있다. 따라서, 메타 물질 구조체(30)를 갖는 적외선 히터(10)의 에너지 효율을 보다 향상시킬 수 있다.In the infrared heater 10 of the present embodiment described in detail above, since the heater body 11 has the meta-material structure 30, the emissivity of infrared rays in a wavelength region other than a specific wavelength region is relatively low. Therefore, the infrared heater 10 does not have, for example, the meta-material structure 30 and, in comparison with a conventional infrared heater in which the infrared ray is directly radiated from the heating element 13, The temperature of the substrate 11 is liable to rise. Generally, the higher the temperature of the heater main body 11, the more easily the convective heat transfer between the heater body 11 and the gas in the inner space 53 occurs, and the convection heat from the heater main body 11 to the casing 50 Heat transfer increases. Therefore, in the infrared heater 10 provided with the meta-material structure 30, the energy efficiency due to the convective loss is generally likely to be lowered. However, the infrared heater 10 of the present embodiment uses the internal space 53 in a reduced pressure state, so that the internal space 53 is separated from the heater main body 11 into the internal space 53 The convection heat transfer is reduced and the convection loss can be suppressed. Therefore, the energy efficiency of the infrared heater 10 having the meta-material structure 30 can be further improved.

또한, 적외선 히터(10)는, 히터 본체(11)와는 떨어져 배치되고, 히터 본체(11)측과 대상물측 중 적어도 한쪽에 적외선을 반사 가능한 원통 내면(52a) 및 하면(57a)을 구비하고 있다. 이 원통 내면(52a) 및 하면(57a)이 적외선을 반사 가능함으로써 히터 본체(11)로부터 방사된 적외선의 에너지의 적어도 일부를, 반사에 의해 히터 본체(11)와 대상물 중 적어도 한쪽에 투입할 수 있고, 에너지 효율이 보다 향상된다.The infrared heater 10 is disposed apart from the heater body 11 and has at least one of a heater body 11 side and an object side thereof with a cylindrical inner surface 52a and a lower surface 57a capable of reflecting infrared rays . The cylindrical inner surface 52a and the lower surface 57a can reflect at least a part of the energy of infrared rays radiated from the heater main body 11 by being able to reflect the infrared rays into at least one of the heater body 11 and the object And the energy efficiency is further improved.

또한, 적외선 히터(10)에 있어서, 히터 본체(11)는, 발열체(13)로부터 보아 메타 물질 구조체(30)와는 반대측의 표면(도 1의 상면)에 배치되어 메타 물질 구조체(30)의 평균 방사율보다도 낮은 평균 방사율을 갖는 저방사층(40)을 구비하고 있다. 그 때문에, 발열체(13)로부터 메타 물질 구조체(30)와는 반대측으로 방사되어 버리는 적외선의 에너지를 적게 할 수 있어, 에너지 효율이 보다 향상된다.In the infrared heater 10, the heater main body 11 is disposed on the surface (the upper surface in Fig. 1) opposite to the meta material structure 30 as viewed from the heating element 13, And a low radiation layer 40 having an average radiation rate lower than the radiation rate. Therefore, the energy of infrared rays emitted from the heat generating element 13 to the side opposite to the meta material structure 30 can be reduced, and the energy efficiency is further improved.

또한, 본 발명은 전술한 실시형태에 전혀 한정되는 일은 없고, 본 발명의 기술적 범위에 속하는 한 여러 가지의 양태로 실시할 수 있는 것은 물론이다.Needless to say, the present invention is not limited to the above-described embodiment, but may be embodied in various forms within the technical scope of the present invention.

예컨대, 전술한 실시형태에서는, 메타 물질 구조체(30)는 제1 도체층(31)과 유전체층(33)과 제2 도체층(35)을 갖고 있었지만, 이것에 한정되지 않는다. 메타 물질 구조체(30)는, 발열체(13)로부터 열에너지를 입력하면 비플랑크 분포의 피크 파장을 갖는 적외선을 방사 가능한 구조체이면 좋다. 예컨대, 메타 물질 구조체는, 복수의 마이크로 캐비티를 갖는 마이크로 캐비티 형성체로서 구성되어 있어도 좋다. 도 3은, 변형예의 히터 본체(11A)의 부분 단면도이다. 도 4는, 변형예의 메타 물질 구조체(30a)의 부분 저면 사시도이다. 히터 본체(11A)는, 메타 물질 구조체(30)를 구비하지 않는 대신에, 메타 물질 구조체(30a)를 구비하고 있다. 메타 물질 구조체(30a)는, 적어도 표면(여기서는 측면(42A) 및 저면(44A))이 도체층(35A)으로 이루어지고 전후 좌우 방향의 주기 구조를 구성하는 복수의 마이크로 캐비티(41A)를 갖고 있다. 메타 물질 구조체(30a)는, 히터 본체(11A)의 발열체(13)측으로부터 아래쪽을 향해서, 본체층(31A)과, 오목부 형성층(33A)과, 도체층(35A)을 이 순서로 구비하고 있다. 본체층(31A)은, 예컨대 유리 기판 등으로 이루어진다. 오목부 형성층(33A)은, 예컨대 수지나, 세라믹스 및 유리 등의 무기 재료 등으로 이루어지고, 본체층(31A)의 하면에 형성되어 원주형의 오목부를 형성하고 있다. 오목부 형성층(33A)은, 제2 도체층(35)과 동일한 재료라도 좋다. 도체층(35A)은, 메타 물질 구조체(30a)의 표면(하면)에 배치되어 있고, 오목부 형성층(33A)의 표면(하면 및 측면)과, 본체층(31A)의 하면(오목부 형성층(33A)이 배치되어 있지 않은 부분)을 덮고 있다. 도체층(35A)은 도체로 이루어지고, 재질로서는, 예컨대 금, 니켈 등의 금속이나 도전성 수지 등을 들 수 있다. 마이크로 캐비티(41A)는, 이 도체층(35A)의 측면(42A)(오목부 형성층(33A)의 측면을 덮는 부분)과, 저면(44A)(본체층(31A)의 하면을 덮는 부분)으로 둘러싸이고, 아래쪽으로 개구한 대략 원주 형상의 공간이다. 마이크로 캐비티(41A)는, 도 4에 나타내는 바와 같이, 전후 좌우로 나란하여 복수 배치되어 있다. 또, 메타 물질 구조체(30a)의 하면이 대상물에 적외선을 방사하는 방사면(38A)으로 되어 있다. 구체적으로는, 메타 물질 구조체(30a)가 발열체(13)로부터의 에너지를 흡수하면, 저면(44A)과 측면(42A)으로 형성되는 공간 내에서의 입사파와 반사파와의 공진 작용에 의해, 방사면(38A)으로부터 아래쪽의 대상물을 향해서 특정한 파장의 적외선이 강하게 방사된다. 이것에 의해, 메타 물질 구조체(30a)는, 메타 물질 구조체(30)와 동일하게, 비플랑크 분포의 피크 파장을 갖는 적외선을 방사 가능하게 되어 있다. 또, 복수의 마이크로 캐비티(41A)의 각각의 원주의 직경 및 깊이를 조정함으로써, 메타 물질 구조체(30a)의 방사 특성을 조정할 수 있다. 또, 마이크로 캐비티(41A)는 원주에 한정하지 않고 다각 기둥 형상이라도 좋다. 마이크로 캐비티(41A)의 깊이는, 예컨대 1.5μm 이상 10μm 이하로 해도 좋다. 이러한 히터 본체(11A)를 갖는 적외선 히터(10)에 있어서도, 전술한 실시형태와 동일하게, 사용시의 내부 공간(53)이 감압 분위기인 것으로, 사용시의 히터 본체(11A)의 대류 손실이 억제되어, 에너지 효율을 보다 향상시킬 수 있다. 또, 이러한 메타 물질 구조체(30a)는, 예컨대 이하와 같이 형성할 수 있다. 우선, 본체층(31A)의 하면이 되는 부분에 주지의 나노 임프린트에 의해 오목부 형성층(33A)을 형성한다. 그리고, 오목부 형성층(33A)의 표면 및 본체층(31A)의 표면을 덮도록, 예컨대 스퍼터링에 의해 도체층(35A)을 형성한다.For example, in the above-described embodiment, the meta-material structure 30 has the first conductor layer 31, the dielectric layer 33, and the second conductor layer 35, but is not limited thereto. The meta-material structure 30 may be a structure capable of radiating infrared rays having a peak wavelength of a non-planque distribution when thermal energy is input from the heating element 13. [ For example, the meta-material structure may be configured as a micro-cavity-formed body having a plurality of micro-cavities. 3 is a partial cross-sectional view of the heater body 11A of the modified example. 4 is a partial bottom perspective view of the meta-material structure 30a of the modified example. The heater body 11A is not provided with the meta material structure 30 but has the meta material structure 30a. The meta-material structure 30a has a plurality of micro-cavities 41A, at least the surface (in this case, the side surface 42A and the bottom surface 44A) of which is composed of the conductor layer 35A and constitutes the periodic structure in the front- . The meta-material structure 30a includes a main body layer 31A, a recessed-portion forming layer 33A, and a conductor layer 35A in this order from the heat-generating body 13 side of the heater body 11A downward have. The body layer 31A is made of, for example, a glass substrate. The recessed portion forming layer 33A is made of, for example, an inorganic material such as resin, ceramics or glass, and is formed on the lower surface of the main layer 31A to form a columnar recess. The recessed portion forming layer 33A may be made of the same material as the second conductor layer 35. [ The conductor layer 35A is disposed on the surface (lower surface) of the meta-material structure 30a and the surface (lower surface and side surface) of the recessed layer 33A and the lower surface of the body layer 31A 33A) are not disposed). The conductor layer 35A is made of a conductor, and examples of the material include metals such as gold and nickel, and conductive resins. The micro cavity 41A has a side surface 42A (a portion covering the side surface of the concave formed layer 33A) and a bottom surface 44A (a portion covering the bottom surface of the body layer 31A) of the conductor layer 35A And is a substantially columnar space enclosed and open downward. As shown in Fig. 4, a plurality of micro cavities 41A are arranged in the front, rear, left, and right sides. The lower surface of the meta-material structure 30a serves as a radiation surface 38A for radiating infrared rays to the object. Specifically, when the meta-material structure 30a absorbs the energy from the heating element 13, by resonance between the incident wave and the reflected wave in the space formed by the bottom surface 44A and the side surface 42A, Infrared rays of a specific wavelength are strongly radiated from the light source 38A toward the lower object. As a result, the meta-material structure 30a can emit infrared rays having a peak wavelength of the non-planar distribution, like the meta-material structure 30. In addition, the radiation characteristics of the meta-material structure 30a can be adjusted by adjusting the diameters and depths of the respective circumferences of the plurality of micro-cavities 41A. The micro cavity 41A is not limited to the circumference but may have a polygonal columnar shape. The depth of the micro-cavity 41A may be, for example, 1.5 m or more and 10 m or less. Also in the infrared heater 10 having the heater body 11A, as in the above-described embodiment, the internal space 53 at the time of use is a reduced-pressure atmosphere, so that the convection loss of the heater body 11A at the time of use is suppressed , The energy efficiency can be further improved. Such a meta-material structure 30a can be formed, for example, as follows. First, a recessed portion forming layer 33A is formed by a well-known nanoimprint on the bottom surface of the body layer 31A. Then, the conductor layer 35A is formed by, for example, sputtering so as to cover the surface of the concave portion forming layer 33A and the surface of the main layer 31A.

전술한 실시형태에서는, 히터 본체(11)는 저방사층(40)을 갖고 있었지만, 이것을 생략해도 좋다.In the above-described embodiment, the heater body 11 has the low radiation layer 40, which may be omitted.

전술한 실시형태에서는, 케이싱(50) 중 히터 본체(11)로부터의 적외선을 투과하는 것은 적외선 투과판(54) 뿐이었지만, 이것에 한정하지 않고 예컨대 케이싱(50) 전체가 적외선 투과부라도 좋다. 예컨대, 케이싱(50)을 원통형으로 하고, 케이싱(50) 전체를 적외선 투과판(54)과 동일한 적외선 투과 재료(예컨대 석영 유리)로 형성해도 좋다. 이 경우, 히터 본체(11)는 원주형으로 해도 좋다. 보다 구체적으로는, 히터 본체(11)가, 원주형의 발열부(12)와, 그 발열부(12)의 표면에 배치된 메타 물질 구조체(30)를 갖고 있어도 좋다. 또한, 이와 같이 케이싱(50) 전체가 적외선 투과 재료인 경우, 케이싱(50)의 외측의 상면 또는 상측의 내주면에 적외선 반사부로서 반사층을 형성해도 좋다. 이러한 반사층의 재질로서는, 예컨대 금이나 알루미늄 등을 들 수 있다. 또한, 케이싱(50)은 동심원형상으로 배치된 2중의 원통형의 관이라도 좋다. 이 경우, 내측의 원통형의 관의 내측에 히터 본체(11)를 배치하면 좋다. 또한, 내측의 원통형의 관과 외측의 원통형의 관과의 사이의 공간에 냉매(예컨대 공기)를 유통시켜 케이싱(50)을 냉각 가능하게 구성해도 좋다.In the embodiment described above, only the infrared ray transmitting plate 54 transmits the infrared rays from the heater body 11 of the casing 50, but the present invention is not limited to this. For example, the entire casing 50 may be an infrared ray transmitting portion. For example, the casing 50 may have a cylindrical shape and the entire casing 50 may be formed of the same infrared transmitting material (for example, quartz glass) as the infrared transmitting plate 54. In this case, the heater main body 11 may have a columnar shape. More specifically, the heater main body 11 may include a columnar heating portion 12 and a meta-material structure 30 disposed on the surface of the heating portion 12. In the case where the entire casing 50 is an infrared ray transmitting material as described above, a reflecting layer may be formed as an infrared ray reflecting portion on the upper surface or the upper side inner peripheral surface of the casing 50. Examples of the material of the reflective layer include gold and aluminum. Further, the casing 50 may be a double-walled cylindrical pipe arranged in a concentric circle shape. In this case, the heater main body 11 may be disposed inside the inner cylindrical tube. Further, the casing 50 may be configured to cool the refrigerant (for example, air) through a space between the inner cylindrical tube and the outer cylindrical tube.

케이싱(50)이 적외선 투과판(54)과 동일한 적외선 투과 재료로 형성되어 있는 경우의 예를, 도 5, 6을 이용하여 설명한다. 도 5, 6은, 변형예의 적외선 히터(110)의 단면도이다. 도 5는 케이싱(150)의 축방향을 따른 단면도이며, 도 6은 케이싱(150)의 축방향에 수직한 단면도이다. 적외선 히터(110)의 구성 요소 중 적외선 히터(10)와 동일한 구성 요소에 관해서는 동일한 부호를 붙여, 상세한 설명을 생략한다. 적외선 히터(110)는, 히터 본체(111)와, 케이싱(150)과, 반사층(159)과, 열전대(185)를 구비하고 있다. 히터 본체(111)는, 케이싱(150)의 내부 공간(153) 내에 배치되어 있고, 평판형으로 형성되어 있다. 히터 본체(111)의 발열부(12)의 재질은, 여기서는 칸탈(등록 상표: 철, 크롬, 및 알루미늄을 포함하는 합금)로 했다. 히터 본체(111)는, 지지 기판(20)으로서, 발열부(12)의 상면 및 하면에 각각 배치된 지지 기판(20a, 20b)을 구비하고 있다. 지지 기판(20a, 20b)은, 여기서는 석영 유리로 했다. 히터 본체(111)는, 메타 물질 구조체(30)로서, 지지 기판(20a)의 상면 및 지지 기판(20b)의 하면에 각각 배치된 메타 물질 구조체(30a, 30b)를 구비하고 있다. 메타 물질 구조체(30a, 30b)의 각각의 구조는 도 1에 나타낸 메타 물질 구조체(30)와 동일하다. 메타 물질 구조체(30a)와 메타 물질 구조체(30b)는 상하 대칭으로 구성되어 있고, 메타 물질 구조체(30a)는 주로 위쪽으로 적외선을 방사하고, 메타 물질 구조체(30b)는 주로 아래쪽으로 적외선을 방사한다. 히터 본체(111)의 길이 방향(도 5의 좌우 방향)의 양끝의 각각에는, 발열부(12)와 도통하는 막대형 도체(115)가 부착되어 있다. 막대형 도체(115)는, 케이싱(150)의 축방향의 양끝으로부터 외부에 인출되고 있고, 이 막대형 도체(115)를 개재하여 발열체(13)에 외부로부터 전력을 공급 가능하다. 막대형 도체(115)는, 케이싱(150) 내에서 히터 본체(111)를 지지하는 역할도 한다. 막대형 도체(115)의 재질은, 여기서는 Mo로 했다. 열전대(185)는, 히터 본체(111)의 표면의 온도를 측정하는 온도 센서의 일례이며, 히터 본체(111)의 표면으로부터 케이싱(150)을 관통하여 외부에 인출되고 있다. 케이싱(150)은, 전술한 적외선 투과판(54)과 동일하게 적외선 투과 재료로 형성되어 있다. 여기서는 케이싱(150)은 석영 유리(파장 3.5μm 이하의 적외선을 투과)로 했다. 케이싱(150)은, 대략 원통형의 형상을 하고 있다. 케이싱(150)의 내측의 내부 공간(153) 내에, 히터 본체(111)가 배치되어 있다. 케이싱(150)의 축방향의 양끝은 만곡한 끝이 가는 형상을 하고 있고, 이 양끝으로부터 막대형 도체(115)가 외부에 인출되고 있다. 내부 공간(153)은, 적외선 히터(110)의 제조시에 미리 감압 분위기로 조정되어 있다. 케이싱(150) 중 내부 공간(153)으로부터 외부에 막대형 도체(115) 및 열전대(185)가 인출되는 부분은, 케이싱(150)을 용융시킨 용융부를 설치함으로써 밀봉되어 있다. 다만, 이 부분을 케이싱(150)과는 별도의 밀봉재를 이용하여 밀봉해도 좋다. 반사층(159)은, 적외선 반사부의 일례이며, 케이싱(150)의 외주면의 일부를 덮도록 배치되어 있다. 이 때문에, 반사층(159)은, 히터 본체(111)의 주위의 일부만을 덮도록 설치되어 있다. 반사층(159)은, 히터 본체(111)로부터 보아 케이싱(150)의 길이 방향에 수직한 방향(여기서는 도 5, 6의 상방향)에 배치되어 있다. 반사층(159)은, 케이싱(150)의 외측의 상면에 배치되어 있다. 여기서는, 반사층(159)은, 케이싱(150)의 외주면의 상측 절반을 모두 덮고 있는 것으로 하였다(도 6 참조). 반사층(159)은, 메타 물질 구조체(30a)와 대향하도록 배치되어 있고, 메타 물질 구조체(30a)의 적외선의 주된 방사 방향(여기서는 상방향)에 위치하고 있다. 반사층(159)의 재질로서는, 예컨대 금, 백금, 알루미늄 등을 들 수 있다. 여기서는 반사층(159)은 금으로 했다. 반사층(159)은, 케이싱(150)의 표면에 도포 건조, 스퍼터링이나 CVD, 용사라는 성막 방법을 이용하여 형성해도 좋다. 이렇게 해서 구성된 적외선 히터(110)에서는, 메타 물질 구조체(30b)로부터는 주로 아래쪽으로 적외선이 방사되고, 방사된 적외선은 케이싱(150)을 투과하여 적외선 히터(110)의 아래쪽에 배치된 대상물에 도달한다. 적외선 히터(110)에서는, 내부 공간(153)이 감압되어 있기 때문에, 전술한 실시형태와 동일하게 에너지 효율이 보다 향상된다. 또한, 메타 물질 구조체(30a)로부터는 주로 위쪽으로 적외선이 방사되고, 방사된 적외선은 반사층(159)에서 반사되어 히터 본체(111)와 대상물 중 적어도 한쪽(여기서는 주로 히터 본체(111)로 함)에 투입된다. 그 때문에, 적외선 히터(110)의 에너지 효율이 보다 향상된다. 여기서, 케이싱(150)은 전체가 적외선 투과부로서 기능하지만, 특히 반사층(159)이 배치되어 있지 않은 부분(여기서는 케이싱(150)의 하측 절반)이 적외선 투과부로서 기능하고, 이 부분으로부터 대상물에 적외선을 방사할 수 있다.An example in which the casing 50 is formed of the same infrared transmitting material as the infrared transmitting plate 54 will be described with reference to Figs. 5 and 6. Fig. 5 and 6 are sectional views of an infrared heater 110 according to a modified example. 5 is a cross-sectional view taken along the axial direction of the casing 150, and Fig. 6 is a cross-sectional view perpendicular to the axial direction of the casing 150. Fig. The same components as those of the infrared heaters 10 among the components of the infrared heaters 110 are denoted by the same reference numerals, and a detailed description thereof will be omitted. The infrared heater 110 includes a heater body 111, a casing 150, a reflection layer 159, and a thermocouple 185. The heater main body 111 is disposed in the inner space 153 of the casing 150 and is formed in a flat plate shape. The heat generating portion 12 of the heater main body 111 is made of a cantilever (registered trademark: an alloy including iron, chromium, and aluminum). The heater main body 111 includes support substrates 20a and 20b disposed on the upper surface and the lower surface of the heat generating portion 12 as support substrates 20, respectively. The support substrates 20a and 20b were made of quartz glass. The heater main body 111 includes meta material structures 30a and 30b disposed on the upper surface of the supporting substrate 20a and the lower surface of the supporting substrate 20b. Each of the structures of the meta-material structures 30a and 30b is the same as the meta- material structure 30 shown in Fig. The metamaterial structure 30a and the metamaterial structure 30b are vertically symmetrical. The metamaterial structure 30a mainly radiates infrared rays upward, and the metamaterial structure 30b radiates infrared rays mainly downward . A rod-shaped conductor 115, which is electrically connected to the heat generating portion 12, is attached to each end of the heater body 111 in the longitudinal direction (left and right direction in FIG. 5). The rod-like conductor 115 is drawn out from both ends in the axial direction of the casing 150, and electric power can be supplied from the outside to the heating element 13 via the rod-shaped conductor 115. The rod-shaped conductor 115 also serves to support the heater body 111 in the casing 150. The material of the rod-like conductor 115 is made of Mo here. The thermocouple 185 is an example of a temperature sensor for measuring the temperature of the surface of the heater main body 111 and penetrates the casing 150 from the surface of the heater main body 111 and is drawn out to the outside. The casing 150 is formed of an infrared ray transmitting material in the same manner as the infrared ray transmitting plate 54 described above. Here, the casing 150 is made of quartz glass (infrared ray having a wavelength of 3.5 μm or less is transmitted). The casing 150 has a substantially cylindrical shape. The heater body 111 is disposed in the inner space 153 inside the casing 150. [ Both ends in the axial direction of the casing 150 have a curved shape with a tapered end, and the rod-shaped conductor 115 is drawn out from both ends. The inner space 153 is previously adjusted to a reduced-pressure atmosphere at the time of manufacturing the infrared heaters 110. The portion of the casing 150 from which the rod-shaped conductor 115 and the thermocouple 185 are drawn out from the inner space 153 is sealed by providing a melted portion in which the casing 150 is melted. However, this portion may be sealed by using a sealing material separate from the casing 150. [ The reflective layer 159 is an example of the infrared ray reflecting portion and is disposed so as to cover a part of the outer peripheral surface of the casing 150. [ Therefore, the reflective layer 159 is provided so as to cover only a part of the periphery of the heater main body 111. The reflecting layer 159 is disposed in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the casing 150 (upward direction in Figs. 5 and 6 in this embodiment) as viewed from the heater main body 111. [ The reflective layer 159 is disposed on the upper surface of the outer side of the casing 150. Here, the reflection layer 159 covers the upper half of the outer peripheral surface of the casing 150 (see Fig. 6). The reflective layer 159 is disposed so as to face the meta-material structure 30a and is located in the main radiation direction (here, upward direction) of the infrared rays of the meta-material structure 30a. Examples of the material of the reflective layer 159 include gold, platinum, and aluminum. Here, the reflective layer 159 is made of gold. The reflective layer 159 may be formed on the surface of the casing 150 by using a deposition method such as coating drying, sputtering, CVD, or spraying. In the infrared heater 110 constructed as described above, infrared rays are radiated mainly downward from the meta-material structure 30b, and the radiated infrared rays are transmitted through the casing 150 to reach an object disposed below the infrared heater 110 do. In the infrared heater 110, since the internal space 153 is decompressed, the energy efficiency is further improved as in the above-described embodiment. The infrared ray emitted from the meta-material structure 30a is mainly radiated upward and the emitted infrared ray is reflected by the reflection layer 159 to be applied to at least one of the heater body 111 and the object (here, mainly the heater body 111) . Therefore, the energy efficiency of the infrared heater 110 is further improved. Particularly, the portion where the reflection layer 159 is not disposed (here, the lower half of the casing 150) functions as an infrared transmitting portion, and infrared rays are transmitted from the portion to the object It can radiate.

전술한 변형예의 적외선 히터(110)에서는, 반사층(159)은 케이싱(150)의 외주면에 배치되어 있었지만, 외주면에 한정하지 않고 케이싱(150)의 외측에 배치되어 있으면 좋다. 예컨대, 반사층(159)의 대신에 독립된 부재로서의 반사부를 케이싱(150)의 외측에 배치해도 좋다.In the infrared heater 110 of the modified example described above, the reflection layer 159 is disposed on the outer circumferential surface of the casing 150, but it is not limited to the outer circumferential surface but may be disposed outside the casing 150. For example, instead of the reflection layer 159, a reflective portion as an independent member may be disposed outside the casing 150. [

전술한 실시형태에서는, 케이싱(50) 중 내부 공간(53)에 노출하고 그리고 적외선 투과판(54) 이외의 부재의 면(여기서는 원통 내면(52a) 및 하면(57a))을 모두 적외선 반사부로 했지만, 이것에 한정하지 않고 케이싱(50) 중 내부 공간(53)에 노출하는 면의 적어도 일부가 적외선 반사부라도 좋다. 또한, 적외선 반사부를 케이싱(50)과는 별도의 부재로 해도 좋다. 예컨대, 원통 내면(52a) 및 하면(57a) 중 적어도 한쪽에 적외선 반사부로서 반사층을 형성해도 좋다. 혹은, 케이싱(50)과는 독립된 부재로서, 원통 내면(52a)과 히터 본체(11)와의 사이에 적외선 반사부를 배치하거나, 하면(57a)과 히터 본체(11)와의 사이에 적외선 반사부를 배치하거나 해도 좋다. 또한, 적외선 히터(10)는 적외선 반사부를 갖지 않아도 좋다.The surfaces of the members other than the infrared ray transmitting plate 54 (in this case, the inner surface 52a and the lower surface 57a) of the casing 50 are exposed to the inner space 53, The present invention is not limited to this, and at least a part of the surface of the casing 50 which is exposed to the inner space 53 may be an infrared ray reflector. The infrared ray reflecting portion may be a member separate from the casing 50. [ For example, a reflective layer may be formed as at least one of the cylindrical inner surface 52a and the lower surface 57a as an infrared reflecting portion. Alternatively, an infrared reflector may be disposed between the cylindrical inner surface 52a and the heater body 11 as an independent member from the casing 50, or an infrared reflector may be disposed between the lower surface 57a and the heater body 11 Maybe. Further, the infrared heater 10 may not have an infrared ray reflecting portion.

전술한 실시형태에서는, 케이싱(50)에 부착된 배관(66)을 이용하여, 적외선 히터(10)의 사용시에 진공 펌프에 의해 내부 공간(53)을 감압 분위기로 했지만, 이것에 한정되지 않는다. 예컨대, 적외선 히터(10)의 제조시에, 내부 공간(53)을 감압 분위기로 한 상태로 내부 공간(53)과 외부 공간의 사이를 밀봉해 두어도 좋다. 이 경우, 케이싱(50)에는 배관(66)이 부착되어 있지 않아도 좋다.In the above-described embodiment, the internal space 53 is set to a reduced-pressure atmosphere by using a vacuum pump when the infrared heater 10 is used by using the pipe 66 attached to the casing 50, but the present invention is not limited to this. For example, at the time of manufacturing the infrared heater 10, the inner space 53 may be sealed between the inner space 53 and the outer space in a reduced-pressure atmosphere. In this case, the casing 50 need not have a pipe 66 attached thereto.

전술한 실시형태에서는, 고정부(70)가 히터 본체(11)를 케이싱(50)으로부터 이격시킨 상태로 지지하고 있었지만, 이것에 한정되지 않는다. 예컨대, 히터 본체(11)의 상면(예컨대 발열부(12) 중 메타 물질 구조체(30)와는 반대측의 면)이 케이싱(50)에 접촉하고 있어도 좋다. 이 경우, 히터 본체(11)는 저방사층(40)을 갖지 않아도 좋다. 다만, 히터 본체(11)와 케이싱(50)이 이격하고 있는 쪽이, 양자간의 열전도를 억제할 수 있고 에너지 효율이 보다 향상되기 때문에, 바람직하다.In the above-described embodiment, the fixing portion 70 supports the heater main body 11 in a state in which the heater main body 11 is separated from the casing 50, but the present invention is not limited to this. For example, the upper surface (for example, the surface of the heat generating portion 12 opposite to the meta material structure 30) of the heater main body 11 may be in contact with the casing 50. In this case, the heater body 11 may not have the low radiation layer 40. However, it is preferable that the heater main body 11 and the casing 50 are spaced apart from each other because heat conduction between them can be suppressed and energy efficiency is further improved.

실시예Example

이하에는, 적외선 히터를 구체적으로 제작한 예를 실시예로서 설명한다. 또, 본 발명은 이하의 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, an example in which an infrared heater is specifically manufactured will be described as an example. The present invention is not limited to the following examples.

[실시예 1][Example 1]

도 1, 2에 나타낸 적외선 히터(10)를 제작했다. 다만, 히터 본체(11)는 저방사층(40)을 구비하지 않는 것으로 했다. 또, 메타 물질 구조체(30)의 재질은, 제1 도체층(31) 및 제2 도체층(35)을 금으로 하고, 유전체층(33)을 알루미나로 했다. 제1 도체층(31)의 두께(f)를 100 nm, 유전체층(33)의 두께(d)를 176.3 nm, 제2 도체층(35)(개별 도체층(36))의 두께(h)를 55 nm로 했다. 또한, 개별 도체층(36)의 직경(W)은 2.16μm로 하고, 주기 Λ1, Λ2는 모두 4.00μm로 했다. 제작된 메타 물질 구조체(30)를 구비하는 히터 본체(11)의 방사 특성은, 최대 피크의 피크 파장이 6.7μm였다. 케이싱(50)은, 내부 공간(53)의 내직경(즉 원통부(52)의 내직경)을 108 mm, 내부 공간(53)의 상하 방향의 높이를 85 mm로 했다. 적외선 투과판(54)은 두께 7 mm의 석영 유리로 했다. 적외선 투과판(54) 중 적외선을 투과 가능한 부분(협지 부재(55, 56)에 협지되어 있지 않은 부분의 면적)은, 상면에서 보아 직경 108 mm의 원형으로 했다. 원통 내면(52a) 및 하면(57a)은 #400으로 버프 연마했다. 이 적외선 히터(10)를 이용하여, 내부 공간(53)을 진공(9.1 Pa)의 상태로 했다. 다음에, 히터 본체(11)가 300℃가 될 때까지 발열체(13)에 전력을 투입하고, 300℃가 되었을 때의 투입 전력을 측정한 바, 18.3 W였다. 동일하게, 투입 전력을 바꾸어 히터 본체(11)의 온도와의 관계를 측정한 바, 259℃에서 13.5 W, 207℃에서 9.1 W였다. 또, 히터 본체(11)의 온도는, 메타 물질 구조체(30)의 표면에 열전대를 접촉시켜 측정했다.The infrared heater 10 shown in Figs. 1 and 2 was produced. However, it is assumed that the heater body 11 does not have the low radiation layer 40. The first conductor layer 31 and the second conductor layer 35 are made of gold and the dielectric layer 33 is made of alumina. The thickness f of the first conductor layer 31 is 100 nm, the thickness d of the dielectric layer 33 is 176.3 nm and the thickness h of the second conductor layer 35 (individual conductor layer 36) 55 nm. In addition, the diameter W of the individual conductor layer 36 was 2.16 mu m, and the periods? 1 and? 2 were all 4.00 mu m. The radiation characteristic of the heater body 11 including the manufactured meta-material structure 30 had a peak wavelength of the maximum peak of 6.7 m. The casing 50 has an inner diameter of the inner space 53 (i.e., an inner diameter of the cylindrical portion 52) of 108 mm and a vertical height of the inner space 53 of 85 mm. The infrared ray transmitting plate 54 was made of quartz glass having a thickness of 7 mm. The infrared transmittable portion (the area of the portion not sandwiched by the sandwiching members 55 and 56) of the infrared transmitting plate 54 was a circular shape having a diameter of 108 mm as viewed from the upper surface. The cylindrical inner surface 52a and the lower surface 57a were buffed with # 400. The infrared heater 10 was used to set the internal space 53 to a state of vacuum (9.1 Pa). Next, electric power was applied to the heating body 13 until the heater main body 11 reached 300 占 폚, and the applied electric power at the time of reaching 300 占 폚 was measured and found to be 18.3 W. Similarly, the relationship between the applied power and the temperature of the heater main body 11 was measured, and it was 13.5 W at 259 캜 and 9.1 W at 207 캜. The temperature of the heater main body 11 was measured by bringing a thermocouple into contact with the surface of the metamaterial structure 30. [

[비교예 1][Comparative Example 1]

실시예 1과 동일한 적외선 히터(10)를 이용하여, 내부 공간(53)을 대기 분위기로 한 상태로, 실시예 1과 동일한 시험을 행하고 비교예 1로 했다. 비교예 1에서는, 히터 본체(11)(메타 물질 구조체(30))가 300℃일 때의 발열체(13)로의 투입 전력은 36.1 W였다. 동일하게, 투입 전력을 바꾸어 히터 본체(11)의 온도와의 관계를 측정한 바, 255℃에서 26.7 W, 208℃에서 18.7 W, 140℃에서 9.9 W였다.The same test as in Example 1 was carried out using the same infrared heater 10 as in Example 1, with the inner space 53 set in an atmospheric atmosphere, to obtain Comparative Example 1. In Comparative Example 1, the applied electric power to the heating body 13 when the heater body 11 (metamaterial structure 30) was 300 ° C was 36.1 W. Similarly, the relationship between the applied power and the temperature of the heater main body 11 was 26.7 W at 255 ° C, 18.7 W at 208 ° C, and 9.9 W at 140 ° C.

[실시예 2][Example 2]

히터 본체(11)가 저방사층(40)을 구비하는 점 이외에는 실시예 1과 동일한 적외선 히터(10)를 이용하여, 내부 공간(53)을 진공(9.1 Pa)의 상태로 하여, 실시예 1과 동일한 시험을 행하고, 실시예 2로 했다. 또, 저방사층(40)은, 두께 11μm의 알루미늄으로 했다. 실시예 2에서는, 히터 본체(11)(메타 물질 구조체(30))가 300℃일 때의 발열체(13)로의 투입 전력은 13.4 W였다.Except that the heater body 11 was provided with the low radiation layer 40, the internal space 53 was set to a state of vacuum (9.1 Pa) by using the same infrared heater 10 as that of Embodiment 1, The same test as in Example 1 was carried out. The low radiation layer 40 was made of aluminum having a thickness of 11 탆. In Example 2, the applied electric power to the heating body 13 when the heater body 11 (meta-material structure 30) was 300 ° C was 13.4 W.

도 7은, 실시예 1, 2 및 비교예 1에 관한, 발열체(13)로의 투입 전력과 히터 본체의 온도와의 관계를 나타내는 그래프이다. 도 7로부터 알 수 있듯이, 투입 전력이 동일 정도인 경우에서 비교하면, 실시예 1, 2는 모두 비교예 1과 비교하여 히터 본체의 온도가 높게 되어 있었다. 또한, 히터 본체(11)를 동일한 300℃까지 상승시키는 데 필요한 투입 전력을 비교하면, 실시예 1은 비교예 1과 비교하여 투입 전력이 약 절반으로 되어 있고, 또한 실시예 2는 실시예 1과 비교하여 투입 전력이 약 3/4(비교예 1과 비교하면 약 1/3)으로 되어 있었다. 이 실시예 1, 2와 비교예 1과의 비교로부터, 동일한 메타 물질 구조체(30)를 갖는 적외선 히터(10)에 있어서, 내부 공간이 상압인 비교예 1과 비교하여, 내부 공간을 감압한 실시예 1, 2 쪽이 에너지 효율이 향상되는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 실시예 1과 실시예 2와의 비교로부터, 히터 본체(11)가 저방사층(40)을 구비하는 실시예 2 쪽이 에너지 효율이 보다 향상되는 것을 확인할 수 있었다.7 is a graph showing the relationship between the input power to the heating element 13 and the temperature of the heater main body according to Examples 1 and 2 and Comparative Example 1. Fig. As can be seen from Fig. 7, in the case where the applied electric power was the same, the temperature of the heater body was higher in Examples 1 and 2 than in Comparative Example 1. [ Further, when the supplied power required for raising the heater main body 11 to the same 300 ° C is compared, in Example 1, the applied electric power is about half that in Comparative Example 1, and in Example 2, The applied electric power was about 3/4 (about 1/3 as compared with Comparative Example 1). The comparison between Examples 1 and 2 and Comparative Example 1 reveals that the infrared heater 10 having the same meta material structure 30 has lower internal space pressure than Comparative Example 1 in which the internal space is atmospheric pressure In Examples 1 and 2, energy efficiency was improved. It is also confirmed from the comparison of Example 1 and Example 2 that the energy efficiency is further improved in Example 2 in which the heater body 11 has the low emission layer 40.

또, 실시예 1, 2 및 비교예 1에서는, 시험의 형편상, 히터 본체(11)의 최대피크의 피크 파장이 6.7μm인 데 대하여, 적외선 투과판(54)은 석영 유리(파장 3.5μm 이하의 적외선을 투과)를 이용하고 있다. 대상물에 효율좋게 적외선을 방사하기 위해서는, 히터 본체(11)의 최대 피크의 피크 파장을 포함하는 파장 영역의 적외선을 투과할 수 있도록, 예컨대 적외선 투과판(54)은 형석(파장 8μm 이하의 적외선을 투과) 등을 이용하는 것이 바람직하다. 또, 전술한 실시예 1, 2 및 비교예 1의 적외선 히터에 있어서 적외선 투과판(54)에 형석을 이용한 경우, 예컨대 히터 본체의 온도가 전체적으로 낮아질 가능성은 있지만, 실시예 1, 2 및 비교예 1 사이의 관계는, 상기의 도 7에 나타낸 결과와 동일해진다고 생각된다.In the examples 1 and 2 and the comparative example 1, the peak wavelength of the maximum peak of the heater body 11 is 6.7 m for the reason of the test, while the infrared ray transmitting plate 54 is made of quartz glass Of infrared rays) is used. For example, the infrared ray transmitting plate 54 is made of a fluorite (infrared ray having a wavelength of 8 μm or less) so as to be able to transmit infrared rays in a wavelength range including the peak wavelength of the maximum peak of the heater main body 11 Transmission) or the like is preferably used. In the infrared heaters of Examples 1 and 2 and Comparative Example 1 described above, when fluorite is used for the infrared ray transmitting plate 54, there is a possibility that the temperature of the heater body as a whole is lowered. In Examples 1 and 2 and Comparative Example 1 is considered to be the same as the result shown in Fig.

본 출원은, 2016년 10월 24일에 출원된 일본 특허 출원 제2016-207571호를 우선권 주장의 기초로 하고 있고, 인용에 의해 그 내용의 모두가 본 명세서에 포함된다.This application claims priority to Japanese Patent Application No. 2016-207571, filed October 24, 2016, which is incorporated herein by reference in its entirety.

산업상의 이용가능성Industrial availability

본 발명은, 대상물의 가열 처리, 건조 처리 또는 대상물을 화학 반응시키는 처리 등의 적외선 처리를 행할 필요가 있는 산업에 이용 가능하다.INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is applicable to industries that require infrared treatment such as heat treatment, drying treatment or chemical treatment of an object.

10 : 적외선 히터 11 : 히터 본체
12 : 발열부 13 : 발열체
14 : 보호 부재 15 : 전기 배선
20, 20a, 20b : 지지 기판 30,30a, 30b : 메타 물질 구조체
31 : 제1 도체층 33 : 유전체층
35 : 제2 도체층 36 : 개별 도체층
40 : 저방사층 50 : 케이싱
52 : 원통부 52a : 원통 내면
53 : 내부 공간 54 : 적외선 투과판
55, 56 : 협지 부재 57, 58 : 판형 부재
57a : 하면 61, 62 : 고정 금구
63∼65 : 밀봉 부재 66 : 배관
67 : 실링 그랜드 70 : 고정부
71, 72 : 너트 71a, 72a : 스페이서
73 : 가이드축 75 : 지지판
76 : 고정 금구 81 : 진공계
11A : 히터 본체 30A : 메타 물질 구조체
31A : 본체층 33A : 오목부 형성층
35A : 도체층 38A : 방사면
41A : 마이크로 캐비티 42A : 측면
44A : 저면 110 : 적외선 히터
111 : 히터 본체 115 : 막대형 도체
150 : 케이싱 153 : 내부 공간
159 : 반사층 185 : 열전대10: Infrared heater 11: Heater body
12: heating part 13: heating part
14: protective member 15: electrical wiring
20, 20a, 20b: Support substrate 30, 30a, 30b: Meta-
31: first conductor layer 33: dielectric layer
35: second conductor layer 36: individual conductor layer
40: low radiation layer 50: casing
52: Cylindrical portion 52a: Cylindrical inner surface
53: inner space 54: infrared ray transmitting plate
55, 56: nip member 57, 58: plate member
57a: Lower surface 61, 62: Fixing bracket
63 to 65: sealing member 66: piping
67: Shilling Grand 70:
71, 72: Nuts 71a, 72a: Spacer
73: Guide shaft 75: Support plate
76: Fixing bracket 81: Vacuum gauge
11A: heater body 30A: meta-material structure
31A: main body layer 33A: concave forming layer
35A: conductor layer 38A:
41A: Micro cavity 42A: Side
44A: Bottom 110: Infrared heater
111: heater body 115: rod-shaped conductor
150: casing 153: inner space
159: reflective layer 185: thermocouple

Claims (8)

적외선 히터로서,
발열체와, 상기 발열체로부터 열에너지를 입력하면 비플랑크 분포의 피크 파장을 갖는 적외선을 방사 가능한 메타 물질 구조체를 구비한 히터 본체와,
상기 히터 본체가 배치되어 감압 가능한 내부 공간을 갖는 케이싱으로서, 상기 메타 물질 구조체로부터의 적외선을 상기 케이싱의 외부에 투과 가능한 적외선 투과부를 갖는 케이싱
을 구비한, 적외선 히터.As an infrared heater,
A heater body having a metamaterial structure capable of emitting infrared rays having a peak wavelength of non-planar distribution when thermal energy is input from the heating element;
A casing having an infrared permeable portion that is capable of transmitting infrared rays from the meta-material structure to the outside of the casing,
And an infrared heater. 제1항에 있어서,
상기 히터 본체와는 떨어져 배치되고, 상기 히터 본체측과 대상물측 중 적어도 한쪽에 적외선을 반사 가능한 적외선 반사부를 구비한, 적외선 히터.The method according to claim 1,
And an infrared ray reflector disposed at a distance from the heater body and capable of reflecting infrared rays on at least one of the heater body side and the object side. 제2항에 있어서,
상기 적외선 반사부는, 상기 케이싱 중 상기 내부 공간에 노출하는 내주면에 위치하고 있는 것인, 적외선 히터.3. The method of claim 2,
Wherein the infrared reflecting portion is located on an inner peripheral surface of the casing exposed in the inner space. 제2항에 있어서,
상기 케이싱은, 적외선을 투과 가능한 적외선 투과 부재로 구성되어 있고,
상기 적외선 반사부는, 상기 케이싱의 외측에 배치되어 있는 것인, 적외선 히터.3. The method of claim 2,
The casing is constituted by an infrared transmitting member capable of transmitting infrared rays,
Wherein the infrared ray reflector is disposed on an outer side of the casing. 제4항에 있어서,
상기 적외선 반사부는, 상기 케이싱의 외주면에 배치되어 있는 것인, 적외선 히터.5. The method of claim 4,
And the infrared reflecting portion is disposed on the outer peripheral surface of the casing. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 히터 본체는, 상기 발열체로부터 보아 상기 메타 물질 구조체와는 반대측의 표면에 배치되어 상기 메타 물질 구조체의 평균 방사율보다도 낮은 평균 방사율을 갖는 저방사층을 구비하는 것인, 적외선 히터.6. The method according to any one of claims 1 to 5,
Wherein the heater body has a low radiation layer disposed on a surface opposite to the meta material structure as viewed from the heating element and having an average emissivity lower than an average emissivity of the meta material structure. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 메타 물질 구조체는, 상기 발열체측으로부터 순서대로, 제1 도체층과, 상기 제1 도체층에 접합된 유전체층과, 각각이 상기 유전체층에 접합되어 서로 이격되어 주기적으로 배치된 복수의 개별 도체층을 갖는 제2 도체층을 구비하는 것인, 적외선 히터.7. The method according to any one of claims 1 to 6,
The meta-material structure includes a first conductor layer, a dielectric layer bonded to the first conductor layer, and a plurality of individual conductor layers, each of which is bonded to the dielectric layer and spaced apart from each other and arranged periodically And a second conductor layer having a second conductor layer. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 메타 물질 구조체는, 적어도 표면이 도체로 이루어지고 서로 이격되어 주기적으로 배치된 복수의 마이크로 캐비티를 구비하는 것인, 적외선 히터.7. The method according to any one of claims 1 to 6,
Wherein the meta-material structure comprises a plurality of micro cavities, at least the surfaces of which are conductors and are spaced apart from each other and arranged periodically.
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